Co to jest entropia? Poniżej podajemy dokładną definicję oraz wyjaśniamy entropię na konkretnym przykładzie. Jeśli nie rozumiesz tego zagadnienia, koniecznie powtórz je razem z nami!
Entropia - definicja
Entropia pośrednio charakteryzuje strukturę układu, ponieważ jest stopniem jego nieuporządkowania.
W temperaturze zera bezwzględnego ciała krystaliczne mają zerową entropię. Oznacza to, że są najbardziej uporządkowane - w miarę wzrostu temperatury rośnie entropia, ponieważ struktura kryształu ulega zaburzeniu. Przemiany fazowe, takie jak topnienie czy parowanie, powodują skokowy wzrost entropii.
Definicja ilościowa entropii:
\( \Delta S= \frac{Q}{T}\)
gdzie:
ΔS - zmiana entropii
Q - ciepło wymienione przez uklad z otoczeniem
T- temperatura przemiany
Czynnik entropowy decyduje, czy reakcja może zachodzić samorzutnie.
Entalpia swobodna
Entalpia swobodna to kolejna funkcja określająca prawdopodobieństwo przebiegu określonej przemiany.
W procesie samorzutnym entropia (S) układu, czyli jego nieuporządkowanie, rośnie, natomiast suma energii wewnętrznych układu i iloczyn ciśnienia i objętości, czyli entalpia (H), maleje.
\(G=H-TS\)
gdzie:
G - potencjał termodynamiczny, entalpia swbodna
H - entalpia
T - temperatura
S - entropia
ΔG=ΔH-TΔS - określa możliwość zajścia przemiany. Jeśli ΔG jest mniejsze od zera, proces zachodzi samorzutnie, dla ΔG=0 ustala się stan równowagi, natomiast przy ΔG większym od zera, mamy do czynienia z procesem niemożliwym do zajścia w danych warunkach.
Entropia - przykładowe zadanie
Analizując entropie i ciepło tworzenia, określ prawdopodobieństwo samorzutnego zajścia reakcji tworzenia HF
\( S^o_{HF}\)=173 kJ/mol·K
\(\Delta H^o_{HF\)=-92,3 kJ/mol
Aby poprawnie określić możliwość samorzutnego zajścia reakcji, należy pamiętać, że samorzutne procesy w przyrodzie charakteryzują się wzrostem entropi (\( S^o_{HF}\)=173 kJ/mol·K- dodatnie) oraz obniżeniem energii układu (\(\Delta H^o_{HF\)=-92,3 kJ/mol- ujemne). Ponieważ entropia wzrasta, a ciepło tworzenia jest ujemne, proces może zachodzić samorzutnie.