Энтропия как мера вероятности состояния системы. Зависимость энтропии от различных факторов. Стандартная энтропия

Направленность физико-химических процессов

Система самопроизвольно переходит в состояние, которое характеризуется бóльшей вероятностью. Вместо вероятности состояния, для расчёта которой необходимо знать микроскопические характеристики – мгновенные положения в пространстве и скорости движения – для всех молекул системы, удобнее рассматривать некоторое макроскопическое свойство системы – энтропию (S), которая связана с вероятностью состояния системы соотношением:

S = R ln W, (10)

где S – энтропия, отнесённая к одному молю вещества;

R – универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/моль·К;

W – вероятность данного состояния, т.е. число способов, которыми можно осуществить данное состояние.

Так как ln W – величина безразмерная, то размерность энтропии совпадает с размерностью R (Дж/моль·К).

Итак, энтропия является мерой вероятности состояния системы. Наиболее вероятным является наиболее хаотическое, наиболее беспорядочное состояние системы. Энтропию называют мерой «беспорядка» системы.

В изолированных системах самопроизвольно протекают процессы, ведущие к увеличению энтропии, т.е. процессы для которых

DS = S₂ – S₁ > 0. (11)

Значения энтропий, отнесённые к 1 молю вещества и рассчитанные для стандартных условий, обозначают . Для некоторых веществ даны в таблице приложения.

Энтропия системы зависит:

От объёма системы. Чем больше объём, занимаемый молекулами, тем более вероятно состояние системы и тем больше S.

От давления в системе. Чем больше давление в системе, тем меньше
(при Т = const) объём, занимаемый молекулами в системе, и, следовательно, меньше S.

От температуры. При повышении температуры увеличивается объём системы (при Р = const), возрастает хаотичность, беспорядочность движения молекул, поэтому возрастает вероятность состояния системы, и, следовательно, S. Напротив, при понижении температуры энтропия уменьшается.

От агрегатного состояния вещества. В твёрдом теле (кристалле) возможно только колебательное движение молекул, в жидкости – и колебательное, и вращательное движение, в газе кроме колебательного и вращательного появляется ещё и поступательное движение молекул, вносящее наибольший вклад в энтропию.

Таким образом, всегда при фазовом переходе: тв ® ж ® г

S_тв < S_ж << S_г.

От природы вещества. Для веществ, находящихся в одном и том же фазовом состоянии, энтропия увеличивается с усложнением молекулы, так как при этом повышается молекулярная масса вещества и увеличиваются возможности внутримолекулярного колебательного и вращательного движений.

Дата добавления: 2015-05-10