«Химия» пәні бойынша
Дәріс 6 Термодинамиканың 2 заңы. Энтропия. Гиббс энергиясы
жүктеу/скачать 2.1 Mb.
|
| Дәріс 6
Термодинамиканың 2 заңы. Энтропия. Гиббс энергиясы. Гиббс энергиясы Энтропия Табиғатта өз бетінше сыртқы әсерсіз жүретін үдерістер қатары бар. Олар, мысалы: қолдан лақтырылған тас жерге қарай өздігінен қозғалады. Тас құлағанда потенциалдық энергиясын жоғалтады. Осы үдерісте тастың потенциалдық энергиясы кинетикалық энергияға айналады. Ретсіздік дәрежесі энтропия деп аталатын, физикалық ұғыммен өрнектеледі және ∆S таңбасымен белгіленеді. ∆S=∆Q/T Энтропия – бөлшектің қозғалысын сипаттайтын заттың қасиеті-ол берілген жүйенің ықтималдық сипаты болуы мүмкін. Термодинамиканың бірінші заңы энергиямен байланысты болса, екінші заңы энтропиямен байланысты. Екінші заң былай айтылады: жылу мөлшері Q жүйеге Т температурада қайтымды процесс арқылы сіңірілсе, жүйенің энтропиясы S мына шамаға тең болады ∆S=R1nW Мұндағы S-энтропия; k=R/NA; R-универсаль газ түрақтысы; NA -Авагадро түрақтысы; W -жүйенніңықтималтық жағдайы Система реттілігі төменгі жағдайдан реттілігі жоғарғы жағдайға ауысса энтропия кемиді, ∆S<0 мәні теріс. Сұйық – буға айналғанда, кристалл заттар ерігенде S – энтропия артады. Бұл жағдайларда бөлшектердің өзара орналасуы реттілігі кемиді, ретсіздік артады. Керісінше конденсация, кристализация процестерінде энтропия кемиді. Мыс: судың ст. энтропиясы S о298 =69,96 Дж/моль*град., су буының ст. энтропиясы S о298=188,74 Дж/моль*град S о298графиттікі (5,74) алмазтікінен жоғары (2,38). Реакция кезіндегі энтропияның өзгерісін реакция нәтижесінде көлемнің өзгеруімен анықтауға болады. Мыс: 1/2С(графит)+1/2 CO2(г)= CO(г) көлем артады ∆V>0, сондықтан этропия артады ∆S>0, (∆S=87,7 кДж/моль*град) Аммиак синтезі кезінде, 3/2Н2(г)+1/2N2(г)=Н3N(г) 3Н2+N2=2NH3 / 4:2/ керісінше, системаның көлемі кемиді ∆V<0, сондықтан энтропия кемиді ∆S<0 (∆S=99 кДж/моль*град) Егер реакция қатты заттар арасында жүрсе, бұл жағдайда көлем өзгермейді, энтропияда өзгермейді Al(к)+Sb(к)=AlSb(к) ( ∆S298=4,03) Сол сияқты кей процестерде газдардың мол саны өзгермесе энтропия өзгермейді С(графит)+О2(г)= CO2(г) ∆S=2,9 Хим. реакцияның S есептеу үшін Гесс заңының салдары пайдаланады. Мыс: А+В=АВ ∆ S о298= S о298 АВ- (S о298 А+ S о298 В) (∆So 298)x. p = ∑ (So 298)KOH — ∑ (So 298)ИСХ Так, изменение энтропии в реакции С (графит)+ С02 (г) = 2СО (г) 5,7 213,7 197,5 составит (под формулами поставлены значения So 298 , взятые из табл. 11) (∆So 298)X. р = 2 (So 298)cо — [(So 298)c + (So 298) cо 2] = = 2·197,5—(5,7 + 213,7) = 175,6 Дж/(моль·К). Энтропияның өлшемі ретінде шартты энтропиялық бірлік (э.б.) пайдаланылады, э.б.= 4,1840 кДж/моль-К. Энтропияның физикалық мағынасы энергияның физикалық мағынасындай айқын емес. Энергияның кезкелген түрі - механикалық, электрлік, химиялық және басқалары түгелімен жылуға өте алады. Алайда, қайтымды толық ауысу бола алмайды, өйткені жылу энергиясының бір бөлімі таралып кетеді. Әртүрлі физикалық және химиялық процестерде энергетикалық өзгерудің қайтымсыздық дәрежесін сипаттауға энтропия қолданылады. Термодинамиканың 2 заңының бірнеше түсініктемелері бар. Олардың біреуі аса қарапайым: жылу өздігінен суық денеден ыстыққа беріле алмайды. Термодинамиканың 2 заңы тікелей энтропиямен байланысты. жүктеу/скачать 2.1 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|