Termín „entropia“ sa týka poruchy alebo chaosu v systéme. Čím väčšia je entropia, tým väčšia je porucha. Entropy existuje vo fyzike a chémii, ale dá sa povedať, že existuje aj v ľudských organizáciách alebo situáciách. Všeobecne platí, že systémy majú tendenciu k väčšej entropii; v skutočnosti podľa druhý zákon termodynamiky, entropia izolovaného systému sa nikdy nemôže spontánne znížiť. Tento príklad ukazuje, ako vypočítať zmenu entropie okolia systému po chemickej reakcii pri konštantnej teplote a tlaku.
Čo znamená zmena entropie
Najprv si všimnite, že nikdy nepočítate entropiu, S, ale skôr zmenu entropie, ΔS. Toto je miera poruchy alebo náhodnosti v systéme. Ak je ΔS pozitívny, znamená to, že okolitá entropia má zvýšenú hladinu. Reakcia bola exotermická alebo exergonická (za predpokladu, že energia sa môže uvoľňovať vo formách okrem tepla). Keď sa uvoľňuje teplo, energia zvyšuje pohyb atómov a molekúl, čo vedie k zvýšenej poruche.
Ak je ΔS negatívny, znamená to, že entropia okolia bola znížená alebo že okolie získalo poriadok. Negatívna zmena entropie čerpá teplo (endotermické) alebo energiu (endergonické) z okolia, čo znižuje náhodnosť alebo chaos.
Dôležitým bodom je mať na pamäti, že hodnoty pre ΔS sú pre okolie! Je to otázka pohľadu. Ak zmeníte tekutú vodu na vodnú paru, entropia sa pre ňu zvýši, aj keď sa zníži pre okolie. Je to ešte mätúce, ak uvažujete o spaľovacej reakcii. Na jednej strane sa zdá, že rozbitie paliva na jeho zložky by zvýšilo poruchu, ale reakcia zahŕňa aj kyslík, ktorý tvorí ďalšie molekuly.
Príklad entropie
Vypočítajte entropiu okolia pre nasledujúce dve reakcie.
a.) C2H8(g) + 5O2g) → 3 CO2(g) + 4H2O (g)
AH = -2045 kJ
b.) H2O (l) → H2O (g)
AH = +44 kJ
Riešenie
Zmena entropie okolia po chemickej reakcii pri konštantnom tlaku a teplote možno vyjadriť pomocou vzorca
? SSURR = -AH / T
kde
? SSURR je zmena entropie okolia
-AH je reakčné teplo
T = Absolútna teplota v Kelvine
Reakcia a
? SSURR = -AH / T
? SSURR = - (- 2045 kJ) / (25 + 273)
** Nezabudnite previesť ° C na K **
? SSURR = 2045 kJ / 298 K
? SSURR = 6,86 kJ / K alebo 6860 J / K
Všimnite si zvýšenie okolitej entropie, pretože reakcia bola exotermická. Exotermická reakcia je označená kladnou hodnotou ΔS. To znamená, že sa do okolia uvoľňovalo teplo alebo že životné prostredie získalo energiu. Táto reakcia je príkladom a spaľovacia reakcia. Ak poznáte tento typ reakcie, mali by ste vždy očakávať exotermickú reakciu a pozitívnu zmenu entropie.
Reakcia b
? SSURR = -AH / T
? SSURR = - (+ 44 kJ) / 298 K
? SSURR = -0,15 kJ / K alebo -150 J / K
Táto reakcia potrebovala energiu z okolia, aby pokračovala a znížila entropiu prostredia. Záporná hodnota ΔS naznačuje endotermickú reakciu, ktorá absorbovala teplo z okolia.
odpoveď:
Zmena entropie okolia reakcie 1 a 2 bola 6860 J / K a -150 J / K.