Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Шпаргалки - 2002 / ЭНТРОПИЯ

.doc
Скачиваний:
23
Добавлен:
04.10.2013
Размер:
29.7 Кб
Скачать

ЭНТРОПИЯ

Один из важных вопросов, на который дает ответ термодинамика - Во прос о ВОЗМОЖНОСТИ и УСЛОВИЯХ проведения тех или иных процессов. Введем несколько новых понятий.

Все процессы, в том числе и химические реакции, можно разделить i две основных группы .

1. ПРОЦЕССЫ, которые могут протекать самопроизвольно, то есть без затраты работы извне, причем в результате их может быть получена ра бота против внешних сил в количестве, пропорциональном происшедшему изменению. Такие процессы называются САШПРОИЗВОДЬШМИ или положите, ными. ,

Примеры: падение тела сверху вниз ; передача теплоты от горячего т к холодному; реакция нейтрализации кислоты и щелочи в ра воре, ржавление железа во влажной атмосфере и т.д.

2. ПРОЦЕССЫ, для совершения которых требуется затрата работы извне в количестве, пропорциональном производимому изменению называются НЕСАМОПРОИЗВОЛЬНЫМИ или отрицательными.

Примеры: поднятие тела на более высокий уровень, передача тепия ты от шшишш холодного тела к более теплому /холодил кик/, разложение воды на водород и кислород под дейст­вием электрического тока и т.д.

Введем понятие обратимости процессов. Различают химическую и тер модинамическую обратимость. ХИМИЧЕСКИ ОБРАТИМОЙ называют реакцию/реакции/ которая может протекать как в прямом, так и в обратном направлениях. ХИМИЧЕСКИ НЕОБРАТИМЫМИ называют реакции, которые можно провести только в одном направлении. Термодинамически обратимым называется процесс, который допускает возможность возвращения системы в первоначальное состояние без то­го, чтобы в окружающей среде остались какие-либо изменения ./Пос­леднего требования в химической обратимости нет/. Все другие про­цессы будут термодинамически необратимыми.

Энтропия - понятие несколько необычное /в сравнении с энергией Т, Q. .../, однако с термодинамической точки зрения достаточно оче видное. Понятие энтропии- достаточно многогранное и мы постепенно позна кокимся с различными сторонами этого понятия. Клаузиус показал, что существует термодинамическая функция ция состояния, изменение которой для обратимого изотермического про цесса -перехода теплоты из системы в систему - равно т.н. приведен ной теплоте процесса: Отношение Q/Т - приведенная теплота dletaS=Q/Т Важное свойство энтропии : В любой изолированной системе энтропия системы постоянна,если в системе идут обратимые процессы, и возрастает при протекании всякого необратимого процесса.

Из этого следует критерий самопрои звольности процесса: "В изолированных системах САМОПРОИЗВОЛЬНО могут протекать толко такие процессы, при которых энтропия системы возрастает ; причем процесс может идти самопроизвольно только до такого состояния, которое, энтропия имеет максимальное для данных условий значение Статический смысл энтропии:S=klnW в этом выражении k- универсальная физическая постоянная - кок та Больцмана. Она равна отношению утаверс.газовой постоянной к

числу Авогадро. W- термодинамическая вероятность системы, равная числу

микросостояний, которые необходимы для реализации данного макрососния. Макроско пические системы характеризуются величинами термодинамиxtc-них параметров ( Т ,P, V). Характеристики каждой частицы, составляю­щих систему - положение в пространстве , скорость , направление дви­жения определяют микросостояние. Поскольку частиц е системе очен> много, то и значение числа микросо стояний и W очень велики - эг 10 в степени, составляющей несколько десяток или даже сотен едини Однако, поскольку величина у находится под знаком логарифма, то числен ное значение энтропии невелико и состав ляет, как правило де­сятки единиц.Единицами измерения энтропии является Дж/моль К ; ранее широко использовалась энтропийная единица I э.е.= I кал/моль К , сейчас эту единицу не рекомендуется использовать.Иногда говорят, что энтропия - мера неупорядоченности системы. Меньше S - больше порядок, больше $ - меньше порядок. Весь воаро в том, что считать порядком. Если взять правильно образованный кристалл /без деффектов/ любого вещества и понижать его температ pу то амплитуда колебаний атомов /или ионов/ в узлах решетки бу­дет уменьшаться. Соответственно будут уменьшаться W и S . В пре деле, при Т—>0 W = I /решетка "замрет"/ и S=0."При абсолютном нуле энтропия правильно образованного кристалле любого простого вещества или соединения в чистом состоянии равна нулю" Наличие примесей, деффектов в кристаллической решетке, стеклооб разн. и аморфн. состояния, смеси, твердые растворы - для всех этю случаев при Т=0 S не равно 0 . При всех других температурах S > О Повышение температуры, плавление, испарение, протекание самопрс извольных химических реакций ведут к по вышению энтропии. Стандартная энтропия. ЭТО - АБСОЛЮТНЫЕ значение, СООТВЕТСТВУЮЩИЕ СТАНДАРТНОМУ СОСТОЯНИЮ ВЕЩЕСТВА ПРи ДАННОЙ температуре-ТУРЕ. Среди всех термодинамических величин энтропия наиболее" чувст вительна" к структуре вещества.

а. Чем сложнее молекула, тем больше энтропия

б. Чем тверже вещество, тем меньше энтропия:

в.Чем меньше плотность, тем больше энтропия