Definice spontánního procesu a příklady

V systému, ať už je to chemie, biologie nebo fyzika, existují spontánní procesy a nesontonentní procesy.

Spontánní proces je proces, který probíhá samostatně, bez jakéhokoli energie vstup zvenku. Například, míč bude klesat ze svahu; voda bude stékat z kopce; led se rozpustí do vody; radioizotopy se rozkládají; a železo bude rez. Není nutný žádný zásah, protože tyto procesy jsou termodynamicky příznivé. Jinými slovy, počáteční energie je vyšší než konečná energie.

Uvědomte si, že jak rychle proces probíhá, nemá žádný vliv na to, zda je nebo není spontánní: Může to trvat dlouho, než se projeví rez, ale bude se vyvíjet, když bude železo vystaveno vzduchu. Radioaktivní izotop se může rozkládat okamžitě nebo po milionech nebo dokonce miliardách let; přesto se to rozpadne.

Zpátečka spontánního procesu je nedobrovolný proces: K tomu, aby došlo, musí být přidána energie. Například rez sám nepřevádí zpět na železo; izotop dcery se nevrátí do svého rodného stavu.

Změna v Gibbsova volná energie nebo Gibbsova funkce může být použita k posouzení spontánnosti procesu. Při konstantní teplotě a tlaku je Gibbsova rovnice ΔG = ΔH - TΔS, ve kterém ΔH je změna entalpie, ΔS je změna entropie a ΔG je množství volné nebo dostupné energie. Pokud jde o výsledky:

• Pokud je ΔG negativní, proces je spontánní;
• Pokud je ΔG pozitivní, proces je nedobrovolný (ale byl by spontánní v opačném směru);
• Pokud je ΔG nula, je proces v rovnováze a v průběhu času nedochází k žádné změně sítě.