Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

20.1: Ентропія

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    19683

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Коли шматочки головоломки скидаються з коробки, шматки природно потрапляють на стіл в дуже випадковий візерунок. Для того, щоб скласти пазл воєдино, потрібно зробити велику роботу, щоб подолати природний безлад шматочків. Шматки потрібно повернути праворуч вгору, а потім відсортувати за кольором або краєм (деякі люди люблять спочатку скласти межу). Нарешті приходить завдання знайти точне місце кожного шматочка головоломки, для того, щоб отримати готову картину.

    Ентропія

    Існує тенденція в природі для систем, щоб перейти до стану більшого розладу або випадковості. Ентропія - це міра ступеня випадковості або розладу системи. Ентропія - це легка концепція для розуміння, коли думаєте про повсякденні ситуації. Ентропія приміщення, яке нещодавно було прибрано та організовано, низька. З плином часу він, швидше за все, стане більш невпорядкованим і, таким чином, його ентропія збільшиться (див. Малюнок нижче). Природна тенденція системи полягає в збільшенні її ентропії.

    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Брудна кімната праворуч має більше ентропії, ніж високо впорядкована кімната зліва.

    Хімічні реакції також мають тенденцію протікати таким чином, щоб збільшити загальну ентропію системи. Як можна визначити, чи показує певна реакція підвищення або зниження ентропії? Молекулярний стан реагентів і продуктів дають певні підказки. Загальні випадки нижче ілюструють ентропію на молекулярному рівні.

    1. Для даної речовини ентропія рідкого стану більше, ніж ентропія твердого стану. Так само ентропія газу більше, ніж ентропія рідини. Тому ентропія збільшується в процесах, при яких тверді або рідкі реагенти утворюють газоподібні продукти. Ентропія також збільшується, коли тверді реагенти утворюють рідкі продукти.
    2. Ентропія збільшується, коли речовина розпадається на кілька частин. Процес розчинення збільшує ентропію, оскільки розчинені частинки відокремлюються одна від одної при утворенні розчину.
    3. Ентропія збільшується з підвищенням температури. Підвищення температури означає, що частинки речовини мають більшу кінетичну енергію. Швидше рухаються частинки мають більше розладу, ніж частинки, які повільно рухаються при більш низькій температурі.
    4. Ентропія, як правило, збільшується в реакціях, в яких загальна кількість молекул продукту перевищує загальну кількість молекул реагентів. Винятком з цього правила є те, коли газ виробляється з негазоподібних реагентів.

    Ці приклади служать для ілюстрації того, як можна передбачити зміну ентропії реакції:

    \(\ce{Cl_2} \left( g \right) \rightarrow \ce{Cl_2} \left( l \right)\)

    Ентропія зменшується, оскільки газ стає рідиною.

    \(\ce{CaCO_3} \left( s \right) \rightarrow \ce{CaO} \left( s \right) + \ce{CO_2} \left( g \right)\)

    Ентропія збільшується, оскільки виробляється газ і кількість молекул збільшується.

    \(\ce{N_2} \left( g \right) + 3 \ce{H_2} \left( g \right) \rightarrow 2 \ce{NH_3} \left( g \right)\)

    Ентропія зменшується, оскільки чотири загальні молекули реагентів утворюють дві загальні молекули продукту. Все це гази.

    \(\ce{AgNO_3} \left( aq \right) + \ce{NaCl} \left( aq \right) \rightarrow \ce{NaNO_3} \left( aq \right) + \ce{AgCl} \left( s \right)\)

    Ентропія зменшується, оскільки з водних реагентів утворюється тверда речовина.

    \(\ce{H_2} \left( g \right) + \ce{Cl_2} \left( g \right) \rightarrow 2 \ce{HCl} \left( g \right)\)

    Зміна ентропії невідома (але, швидше за все, не нульова), оскільки по обидва боки рівняння є однаковими числами молекул, і всі вони є газами.

    Резюме

    • Визначається ентропія.
    • Описано ситуації, пов'язані зі змінами ентропії.