ЭНТРОПИЯ. «Связанная» энтальпия — слагаемое Q, характеризующее расходуемую системой часть энтальпии реакции, зависит от термодинамической температуры системы Т

«Связанная» энтальпия — слагаемое Q, характеризующее расходуемую системой часть энтальпии реакции, зависит от термодинамической температуры
системы Т. В качестве коэффициента пропорциональности между величинами
Q и Т служит изменение еще одной функции состояния системы — энтропии (S): Q=TDS.

С учетом этого соотношения выражение для энергии Гиббса реакции имеет вид:

DG⁰ = DH⁰ - TDS

Это одно из основных уравнений химической термодинамики.

Энтропия, как и внутренняя энергия, является функцией состояния любого вещества. В ходе химической реакции энтропия веществ изменяется. Изменение энтропии веществ, участвующих в реакции, принято кратко называть энтропией реакции.

Энтропия реакции характеризует состояние системы, включающей все участвующие в реакция вещества, причем независимо от того, каким образом данное состояние системы было достигнуто.

Энтропия реакции DS определяется соотношением, аналогичным выражению для энтальпии реакции: DS_р = S DS⁰ _прод – S DS⁰ _исх

Единицей энтропии реакции в СИ является джоуль на кельвин |Дж/К), «для молярной энтропии вещества — джоуль на моль-кельвин (Дж/(моль*К).

Энтропия (S) относится к основным термодинамическим характеристикам химических систем. В табл. в представлены значения стандартной молярной энтропии различных веществ. В отличие от энтальпии образования веществ, характеризующей изменение энтальпии при протекании строго определенных реакций — реакций образования веществ и имеющей условную точку отсчета — нулевую энтальпию образования эталонных простых веществ, энтропия является абсолютной величиной для каждого вещества.

Энтропия веществ используется при практических расчетах энергии Гиббса реакции.

Согласно представлениям статистической физики следует, что самопроизвольно протекающие в системе процессы приводят систему к наиболее вероятному состоянию. Количественной мерой вероятности состояния системы (упорядоченности ее частиц) и является энтропия. Энтропия вещества тем выше, чем меньше упорядоченность частиц этого вещества.

Наименьшее значение энтропии, равное 2 Дж/(моль*К), из всех простых веществ имеет при 25 °С углерод в аллотропной форме алмаза, так как для кристаллической решетки алмаза характерна особенно высокая упорядоченность. Энтропия графита значительно выше,» 6 Дж/(моль-К), что отвечает меньшей геометрической упорядоченности (симметрии) его кристаллической решетки.

Согласно второму закону термодинамики в замкнутой макроскопической системе энтропия при любом реальном процессе либо возрастает, либо остается неизменной, но никогда самопроизвольно не уменьшается: DS³0.

При переходе газа (самого беспорядочного состояния вещества из-за хаотического движения частиц) в жидкость и далее жидкости в твердое состояние упорядоченность системы возрастает, а ее энтропия уменьшается; ср. значения энтропии газообразной, жидкой и твердой воды, равные соответственно 189,70 и 39 Дж/(моль*К).

Согласно третьему закону термодинамики изменение энтропии любой системы стремится к нулю в переходе «начальное состояние ® конечное состояние» при термодинамической температуре, стремящейся к нулю: DS®0 при T®0.

В 1911 г. немецкий физик Планк определил, что значёния энтропии вещества являются абсолютными, поскольку статистически при термодинамической температуре, стремящейся к нулю, энтропия всех веществ, становящихся идеальными кристаллами, обращается в нуль: limS=0 при T®0.

Дата добавления: 2014-12-17