Vypočítajte zmenu entropie z reakčného tepla

Príklad entropie

PM Images / Getty Images

Pojem „entropia“ sa vzťahuje na neporiadok alebo chaos v systéme. Čím väčšia je entropia, tým väčšia je porucha. Entropia existuje vo fyzike a chémii, ale dá sa povedať, že existuje aj v ľudských organizáciách alebo situáciách. Vo všeobecnosti systémy inklinujú k väčšej entropii; v skutočnosti podľa druhý termodynamický zákon entropia izolovaného systému sa nikdy nemôže spontánne znížiť. Tento príklad problému ukazuje, ako vypočítať zmenu entropie okolia systému po chemickej reakcii pri konštantnej teplote a tlaku.

Čo znamená zmena entropie

Po prvé, všimnite si, že nikdy nepočítate entropiu, S, ale skôr zmenu entropie, ΔS. Toto je miera neporiadku alebo náhodnosti v systéme. Keď je ΔS kladná, znamená to zvýšenú entropiu okolia. Reakcia bola exotermická alebo exergonická (za predpokladu, že energia sa môže uvoľňovať vo formách okrem tepla). Keď sa teplo uvoľňuje, energia zvyšuje pohyb atómov a molekúl, čo vedie k zvýšenej poruche.

Keď je ΔS záporné, znamená to, že entropia okolia bola znížená alebo že okolie získalo poriadok. Negatívna zmena entropie odoberá z okolia teplo (endotermická) alebo energiu (endergonická), čím sa znižuje náhodnosť alebo chaos.

Dôležitým bodom, ktorý treba mať na pamäti, je, že hodnoty pre ΔS sú pre okolie ! Je to vec uhla pohľadu. Ak zmeníte kvapalnú vodu na vodnú paru, entropia vody sa zvýši, aj keď sa zníži pre okolie. Je to ešte mätúce, ak uvažujete o reakcii spaľovania. Na jednej strane sa zdá, že rozbitie paliva na jeho zložky by zvýšilo neporiadok, ale reakcia zahŕňa aj kyslík, ktorý tvorí ďalšie molekuly.

Príklad entropie

Vypočítajte entropiu okolia pre nasledujúce dve reakcie .
a.) C_dvaH₈(g) + 50_dva(g) -> 3CO_dva(g) + 4H_dvaO(g)
ΔH = -2045 kJ
b.) H_dva0(l)->H_dvaO(g)
ΔH = +44 kJ
Riešenie
Zmena entropie okolia po chemickej reakcii pri konštantnom tlaku a teplote možno vyjadriť vzorcom
S_bzučať= -AH/T
kde
S_bzučaťje zmena entropie okolia
-ΔH je reakčné teplo
T = Absolútna teplota v Kelvinoch
Reakcia a
S_bzučať= -AH/T
S_bzučať= -(-2045 kJ)/(25 + 273)
**Nezabudnite previesť °C na K**
S_bzučať= 2045 kJ/298 K
S_bzučať= 6,86 kJ/K alebo 6860 J/K
Všimnite si zvýšenie okolitej entropie, pretože reakcia bola exotermická. Exotermická reakcia je indikovaná kladnou hodnotou ΔS. To znamená, že sa teplo uvoľnilo do okolia alebo že prostredie získalo energiu. Táto reakcia je príkladom a spaľovacia reakcia . Ak rozpoznáte tento typ reakcie, mali by ste vždy očakávať exotermickú reakciu a pozitívnu zmenu entropie.
Reakcia b
S_bzučať= -AH/T
S_bzučať= -(+44 kJ)/298 K
S_bzučať= -0,15 kJ/K alebo -150 J/K
Táto reakcia na svoj priebeh potrebovala energiu z okolia a znížila entropiu okolia.Záporná hodnota ΔS naznačuje, že došlo k endotermickej reakcii, ktorá absorbovala teplo z okolia.
odpoveď:
Zmena entropie okolia reakcie 1 a 2 bola 6860 J/K a -150 J/K.