Definícia spontánneho procesu a príklady

V systéme, či už je to chémia, biológia alebo fyzika, existujú spontánne procesy a nepatentálne procesy.

Spontánny proces je proces, ktorý prebieha samostatne, bez akýchkoľvek procesov energie vstup zvonku. Napríklad, guľa bude klesať zo svahu; voda bude stekať z kopca; ľad sa topí do vody; rádioizotopy sa rozpadnú; a železo hrdzaví. Nevyžaduje sa žiadny zásah, pretože tieto procesy sú termodynamicky priaznivé. Inými slovami, počiatočná energia je vyššia ako konečná energia.

Všimnite si, že ako rýchlo proces prebieha, nemá žiaden vplyv na to, či je alebo nie je spontánny: Môže trvať dlho, kým sa objaví hrdza, ale bude sa vyvíjať, keď bude železo vystavené vzduchu. Rádioaktívny izotop sa môže rozpadnúť okamžite alebo po miliónoch alebo miliardách rokov; napriek tomu sa rozpadne.

Reverzia spontánneho procesu je nedobrovoľný proces: Aby sa mohol uskutočniť, musí sa pridať energia. Napríklad hrdza sama o sebe neprechádza na železo; dcérsky izotop sa nevráti do svojho pôvodného stavu.

Zmena v Gibbsova bezplatná energia alebo Gibbsova funkcia sa môže použiť na hodnotenie spontánnosti procesu. Pri konštantnej teplote a tlaku je Gibbsova rovnica ΔG = ΔH - TΔS, v ktorej ΔH je zmena entalpie, ΔS je zmena entropie a ΔG je množstvo voľnej alebo dostupnej energie. Pokiaľ ide o výsledky:

• Ak je ΔG negatívny, proces je spontánny;
• Ak je ΔG pozitívny, proces nie je spontánny (ale bol by spontánny v opačnom smere);
• Ak je ΔG nula, proces je v rovnováhe a v priebehu času nedochádza k žiadnej čistej zmene.