Az "entrópia" kifejezés rendellenességre vagy káoszra utal egy rendszerben. Minél nagyobb az entrópia, annál nagyobb a rendellenesség. Az entrópia létezik a fizikában és a kémiában, de azt is mondhatjuk, hogy létezik emberi szervezetekben vagy helyzetekben is. Általában a rendszerek inkább a nagyobb entrópiára irányulnak; valójában a a termodinamika második törvénye, az izolált rendszer entrópiája soha nem spontán csökkenhet. Ez a példa a probléma bemutatására, hogyan lehet kiszámítani a rendszer környezetének entrópiájának változását, kémiai reakció következtében állandó hőmérsékleten és nyomáson.
Mit jelent az entrópia változása?
Először ne feledje, hogy soha nem számolja az entrópiát, S, hanem inkább az entrópia változását, ΔS. Ez a rendszer rendellenességének vagy véletlenszerűségének mérése. Ha ΔS pozitív, a környezet megnövekedett entrópiáját jelenti. A reakció exoterm vagy exergonikus volt (feltételezve, hogy az energia hőn kívül formákban is felszabadulhat). Hő felszabadulása esetén az energia növeli az atomok és molekulák mozgását, ami megnövekedett rendellenességhez vezet.
Ha ΔS negatív, az azt jelenti, hogy a környezet entrópiája csökkent, vagy hogy a környezet rendet kapott. Az entrópia negatív változása hőt (endotermikus energiát) vagy energiát (endergonikus) vonz a környezetből, ami csökkenti a véletlenszerűséget vagy a káoszt.
Fontos szem előtt tartani, hogy ΔS értékei vannak A környezet! Ez szempontból kérdés. Ha a folyékony vizet vízgőzzé változtatja, akkor a víz entrópiája növekszik, bár a környezetben csökken. Még ennél is zavarosabb, ha figyelembe vesszük az égési reakciót. Egyrészt úgy tűnik, hogy az üzemanyag elbontása az alkotóelemeibe fokozná a rendellenességet, ugyanakkor a reakció magában foglalja az oxigént is, amely más molekulákat képez.
Entrópia példa
Számítsa ki a környezet entrópiáját a következőkre: két reakció.
a.) C2H8(g) + 5 °2(g) → 3 CO2(g) + 4H2O (g)
ΔH = -2045 kJ
b.) H2O (l) → H2O (g)
ΔH = +44 kJ
Megoldás
A környezet entrópiájának változása kémiai reakció után állandó nyomáson és hőmérsékleten a képlettel fejezhető ki
ΔSSURR = -ΔH / T
hol
ΔSSURR a környezet entrópiájának változása
-ΔH a reakció hője
T = Abszolút hőmérséklet Kelvinben
Reakció a
ΔSSURR = -ΔH / T
ΔSSURR = - (- - 2045 kJ) / (25 + 273)
** Ne felejtse el konvertálni ° C-t K-rá **
ΔSSURR = 2045 kJ / 298 K
ΔSSURR = 6,86 kJ / K vagy 6860 J / K
Vegye figyelembe a környező entrópia növekedését, mivel a reakció exoterm volt. Az exoterm reakciót pozitív ΔS érték jelzi. Ez azt jelenti, hogy hőt engedtek a környezetbe, vagy hogy a környezet energiát kapott. Ez a reakció egy példa a égési reakció. Ha felismeri ezt a reakciótípust, mindig elvárnia kell egy exoterm reakciót és az entrópia pozitív változását.
Reakció b
ΔSSURR = -ΔH / T
ΔSSURR = - (+ 44 kJ) / 298 K
ΔSSURR = -0,15 kJ / K vagy -150 J / K
Ennek a reakciónak a folytatásához energiára volt szükség a környezetből, és csökkentette a környezet entrópiáját. A negatív ΔS érték azt jelzi, hogy egy endoterm reakció bekövetkezett, amely felveszi a hőt a környezetből.
Válasz:
Az 1. és 2. reakciókörnyezet entrópiájának változása 6860 J / K és -150 J / K volt.