Энтропия. II закон термодинамики.
Состояние системы, которое характеризуется обычными параметрами состояния называется макросостоянием.
Совокупность мгновенных характеристик каждой из частиц называется микросостоянием.
Термодинамическая вероятность состояния системы (W) – число микросостояний, с помощью которых реализуется данное макросостояние.
Уравнение
Больцмана:
.
– константа
Больцмана.
Энтропия есть мера неупорядоченности системы.
Второе начало термодинамики: в изолированной системе самопроизвольно могут протекать только такие процессы, которые ведут к увеличению неупорядоченности системы, то есть к росту энтропии.
Увеличение энтропии наблюдается при переходе жидкости в пар, при растворении кристаллического вещества.
Если в ходе реакции объем увеличился, то энтропия возрастает и наоборот.
Если объем не изменяется, то энтропия тоже практически не изменяется.
Стандартная
молярная энтропия вещества
- энтропия одного моля вещества при
стандартных условиях и соответствующей
температуре.
Энтропия относится к термодинамическим функциям состояния системы.
aA+bB=cC+dD
Энтропии простых веществ не равны нулю.
При обратимом
процессе:
При адиабатном
процессе:
,
поэтому ∆S=0.
При изобарном
процессе:
.
Энтропия системы возрастает тем сильнее, чем ниже температура, при которой поглощается теплота.
Энергия Гиббса. Направленность хим. Процессов. Энтальпийный и энтропийный факторы протекания реакции.
∆H – энтальпийный фактор, T∆S – энтропийный фактор.
В условиях постоянства температуры и давления реакции протекают самопроизвольно в сторону уменьшения энергии Гиббса.
При низких температурах могут самопроизвольно протекать экзотермические реакции, а при высоких – реакции, сопровождающиеся увеличением энтропии.
Так как температура принимает только положительные значения из уравнений следует, что для самопроизвольной реакции изменение энергии Гиббса должно иметь отрицательное значение. При ∆G<0 реакция термодинамически разрешена и система стремится к ∆G=0, при котором наступает равновесное состояние обратимого процесса. Увеличение энергии Гиббса ∆G>0 свидетельствует о невозможности протекания процесса при данных условиях.
Стандартная
энергия Гиббса образования данного
соединения
– стандартное изменение энергии Гиббса
в реакциях образования одного моля
соединения из простых веществ в их
стандартных состояниях при стандартных
условиях.
Значения энергий Гиббса образования простых веществ в их стандартных состояниях при стандартных условиях равны нулю.
Если
,
то k=1.
Если Н°Т < 0, S°Т > 0, то G°Т < 0 всегда (процесс может протекать самопроизвольно при любой температуре).
Если Н°Т > 0, S°Т < 0, то G°Т > 0 всегда (процесс не протекает ни при какой температуре).
Если Н°Т < 0, S°Т < 0, то G°Т < 0 при Т < Н°/S° (процесс идет при низкой температуре за счет энтальпийного фактора).
Если Н°Т > 0, S°Т > 0, то G°Т < 0 при Т > Н°/ S° (процесс идет при высокой температуре за счет энтропийного фактора).