Энтропия. Второе и третье начала термодинамики. Оценка изменения энтропии в ходе химической реакции. Стандартная энтропия веществ. Зависимость энтропии от температуры.

Энтропи́я — мера беспорядка системы, состоящей из многих элементов. В частности, в статистической физике — мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния; в теории информации — мера неопределённости какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы, а значит и количество информации; в исторической науке, для экспликации феномена альтернативности истории (инвариантности и вариативности исторического процесса).

Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.

Второе начало термодинамики гласит, что невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.

Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая невозможность перехода всей внутренней энергии системы в полезную работу.

Третье начало термодинамики (теорема Нернста) — физический принцип, определяющий поведение энтропии при приближении температуры к абсолютному нулю . Является одним из постулатов термодинамики, принимаемым на основе обобщения значительного количества экспериментальных данных.

Оценка изменения энтропии в ходе химической реакции, определяемая в стандартных условиях ( , ) называется стандартной .

– для простых веществ.

Изменение энтропии в ходе химической реакции определяется как продуктов

реакции за вычетом исходных реагентов с учётом стехиометрических коэффициентов:

.

Изменение энтропии в ходе реакции образования соединений из простых веществ называют энтропией образования .

,,, ,

Стандартные энтропии веществ, находящихся при комнатных температурах в жидком состоянии, могут быть успешно вычислены путем прибавления энтропии плавления к стандартной энтропии веществ в твердом состоянии или вычитания энтропии испарения из энтропии вещества в газообразном состоянии.

Стандартная энтропия веществ ( 2дВ) относится к 25 С и од-нйй атмосфере давления. Значения стандартной энтропии могут быть определены опытным путем, а также рассчитаны с помощью эмпирических формул.

Зависимость энтропии от температуры для свинца: Δ S пл = 8 Дж·моль –1·К –1; T пл = 600,5 К; Δ S кип = 88 Дж·моль –1·К –1; T кип = 2013 К.

Следовательно, стремление системы к беспорядку проявляется тем больше, чем выше температура. Произведение изменения энтропии системы на температуру TΔS количественно оценивает эту тендецию и называется энтропийным фактором.

8. Энергия Гиббса как критерий самопроизвольности протекания химических реакций. Уравнение Гиббса. Стандартная энергия Гиббса образования веществ.

Энергия Гиббса является функцией состояния системы, и ее изменение не зависит от пути проведения процесса, а зависит только от начального и конечного состояния системы. Она является однозначной, непрерывной и конечной функцией от параметров состояния.

Энергия Гиббса с повышением давления при Tconst растет.

Энергия Гиббса является экстенсивной функцией.

Энергия Гиббса при Р и Т постоянных является экстенсивным свойством системы.

Энергия Гиббса ( АС) процессов 1 - 11 рассчитана по их энтальпиям и энтропиям по уравнению Гиббса-Гельмгольца. В исследованной области температур ДОП 0, причем с ростом температуры она монотонно уменьшается.

Энергия Гиббса определяет состояние равновесия в случае изо-барно-изотермических процессов. Тогда ( Т const, p const) при равновесии dg О, и g достигает минимума.

Уравнения Гиббса - Гельмгольца позволяют установить, что энтропия характеризует энергию, которая не может быть превращена в работу в изотермическом процессе, а переходит лишь в теплоту.

Энергия Гиббса - Самопроизвольное протекание изобарно-изотермического процесса определяется двумя факторами: энтальпийным, связанным с уменьшением энтальпии системы (ΔH), и энтропийным T ΔS, обусловленным увеличением беспорядка в системе вследствие роста ее энтропии. Разность этих термодинамических факторов является функцией состояния системы, называемой изобарно-изотермическим потенциалом или свободной энергией Гиббса (G, кДж)

При ΔG < 0 реакция термодинамически разрешена и система стремится к достижению условия ΔG = 0, при котором наступает равновесное состояние обратимого процесса; ΔG > 0 указывает на то, что процесс термодинамически запрещен.