Изчисляване на промяната в ентропията от топлината на реакцията

Терминът "ентропия" се отнася до разстройство или хаос в системата. Колкото по-голяма е ентропията, толкова по-голямо е разстройството. Ентропията съществува във физиката и химията, но може да се каже, че съществува и в човешки организации или ситуации. Като цяло системите са склонни към по-голяма ентропия; всъщност според втори закон на термодинамиката, ентропията на изолирана система никога не може спонтанно да намалее. Този примерен проблем показва как да се изчисли промяната в ентропията на обкръжението на системата след химическа реакция при постоянна температура и налягане.

Първо, забележете, че никога не изчислявате ентропия, S, а по-скоро променяте ентропията, ΔS. Това е мярка за разстройството или случайността в една система. Когато ΔS е положителен, това означава, че заобикалящата среда е повишена ентропия. Реакцията е била екзотермична или ексергонична (ако се приеме, че енергията може да бъде освободена във форми освен топлина). Когато се отделя топлина, енергията увеличава движението на атомите и молекулите, което води до повишено разстройство.

Когато ΔS е отрицателен, това означава, че ентропията на обкръжението е намалена или че околността е наредила ред. Отрицателната промяна в ентропията черпи топлина (ендотермична) или енергия (ендергонична) от околната среда, което намалява случайността или хаоса.

Важен момент, който трябва да имате предвид, е, че стойностите за ΔS са за околността! Това е въпрос на гледна точка. Ако промените течната вода във водна пара, ентропията се увеличава за водата, въпреки че тя намалява за околната среда. Още по-объркващо е, ако вземете предвид реакция на горене. От една страна, изглежда, че счупването на гориво в неговите компоненти би увеличило разстройството, но реакцията включва и кислород, който образува други молекули.

Изчислете ентропията на околността за следното две реакции.
а.) в₂Н₈(ж) + 5 0₂ж) → 3 CO₂(ж) + 4Н₂О (ж)
ΔH = -2045 kJ
б.) з₂O (l) → H₂О (ж)
ΔH = +44 kJ
Решение
Промяната в ентропията на обкръжението след химическа реакция при постоянно налягане и температура може да се изрази с формулата
ΔS_SURR = -ΔH / T
където
ΔS_SURR е промяната в ентропията на обкръжението
-ΔH е топлина на реакцията
T = Абсолютна температура в Келвин
Реакция a
ΔS_SURR = -ΔH / T
ΔS_SURR = - (- 2045 kJ) / (25 + 273)
** Не забравяйте да конвертирате ° C в K **
ΔS_SURR = 2045 kJ / 298 K
ΔS_SURR = 6,86 kJ / K или 6860 J / K
Обърнете внимание на увеличаването на заобикалящата ентропия, тъй като реакцията е екзотермична. Екзотермичната реакция е показана с положителна стойност на ΔS. Това означава, че топлината се отделя в околната среда или че околната среда получава енергия. Тази реакция е пример за a реакция на горене. Ако разпознаете този тип реакция, винаги трябва да очаквате екзотермична реакция и положителна промяна в ентропията.
Реакция b
ΔS_SURR = -ΔH / T
ΔS_SURR = - (+ 44 kJ) / 298 К
ΔS_SURR = -0,15 kJ / K или -150 J / K
Тази реакция се нуждае от енергия от обкръжението, за да продължи и да намали ентропията на околността. Отрицателна стойност на ΔS показва ендотермична реакция, която поглъща топлина от околната среда.
Отговор:
Промяната в ентропията на средата на реакция 1 и 2 е съответно 6860 J / K и -150 J / K.