Termín „entropie“ označuje poruchu nebo chaos v systému. Čím větší entropie, tím větší porucha. Entropie existuje ve fyzice a chemii, ale lze také říci, že existuje v lidských organizacích nebo situacích. Obecně platí, že systémy mají tendenci k větší entropii; ve skutečnosti podle druhý zákon termodynamiky, entropie izolovaného systému nemůže nikdy spontánně klesnout. Tento příklad ukazuje, jak vypočítat změnu entropie okolí systému po chemické reakci při konstantní teplotě a tlaku.
Jaká změna v entropii znamená
Nejprve si všimněte, že nikdy nepočítáte entropii, S, ale spíše změnu entropie, ΔS. Toto je míra poruchy nebo náhodnosti v systému. Když je ΔS pozitivní, znamená to, že okolí zvyšuje entropii. Reakce byla exotermická nebo exergonická (za předpokladu, že energie může být uvolňována ve formách kromě tepla). Když se uvolňuje teplo, energie zvyšuje pohyb atomů a molekul, což vede ke zvýšené poruše.
Pokud je ΔS negativní, znamená to, že entropie okolí byla snížena nebo že okolí získalo pořádek. Negativní změna entropie odebírá teplo (endotermické) nebo energii (endergonické) z okolí, což snižuje náhodnost nebo chaos.
Důležité je mít na paměti, že hodnoty pro ΔS jsou pro okolí! Je to věc pohledu. Pokud změníte kapalnou vodu na vodní páru, entropie se pro vodu zvýší, i když se sníží pro okolí. Je to ještě matoucí, pokud uvažujete o spalovací reakci. Na jedné straně se zdá, že rozbití paliva na jeho složky by zvýšilo poruchu, ale reakce také zahrnuje kyslík, který tvoří další molekuly.
Příklad entropie
Vypočítejte entropii okolí pro následující dvě reakce.
a.) C2H8(g) + 5O2(g) → 3 CO2(g) + 4H2O (g)
AH = -2045 kJ
b.) H2O (l) → H2O (g)
AH = +44 kJ
Řešení
Změna entropie okolí po chemické reakci při konstantním tlaku a teplotě lze vyjádřit vzorcem
ΔSvzdát se = -AH / T
kde
ΔSvzdát se je změna entropie okolí
-AH je reakční teplo
T = Absolutní teplota v Kelvinu
Reakce a
ΔSvzdát se = -AH / T
ΔSvzdát se = - (- 2045 kJ) / (25 + 273)
** Nezapomeňte převést ° C na K **
ΔSvzdát se = 2045 kJ / 298 K
ΔSvzdát se = 6,86 kJ / K nebo 6860 J / K
Všimněte si zvýšení okolní entropie, protože reakce byla exotermická. Exotermická reakce je indikována kladnou hodnotou ΔS. To znamená, že do okolí bylo uvolněno teplo nebo že životní prostředí získalo energii. Tato reakce je příkladem a spalovací reakce. Pokud poznáte tento typ reakce, měli byste vždy očekávat exotermní reakci a pozitivní změnu entropie.
Reakce b
ΔSvzdát se = -AH / T
ΔSvzdát se = - (+ 44 kJ) / 298 K
ΔSvzdát se = -0,15 kJ / K nebo -150 J / K
Tato reakce potřebovala energii z okolí, aby mohla pokračovat a snížila entropii okolí. Záporná hodnota ΔS označuje endotermickou reakci, která absorbovala teplo z okolí.
Odpovědět:
Změna entropie okolí reakce 1 a 2 byla 6860 J / K a -150 J / K.