логотип

Второй закон термодинамики

Реакция, идущая при данной температуре с выделением теплоты, при другой температуре идет в обратном направлении, т. е. с поглощением теплоты. Здесь проявляется диалектический закон единства и борьбы противоположностей. С одной стороны, система стремится к упорядочению (агрегации) и уменьшению энтальпии, с другой – система стремится к беспорядку (дезагрегации). Первая тенденция растет с понижением, а вторая – с повышением температуры. Тенденцию к беспорядку характеризует величина, которую называют энтропией.

Энтропия отражает движение частиц веществ и является мерой неупорядоченности системы.

Второй закон термодинамики утверждает, что всякий самопроизвольный процесс в изолированной системе связан с увеличением энтропии. Равновесие характеризуется максимумом энтропии: ΔS > 0, т. е. изменение энтропии является критерием возможности самопроизвольного протекания процесса, но только для изолированной системы.

В химических процессах одновременно действуют две тенденции: стремление частиц объединиться за счет прочных связей в более сложные, что уменьшает энтальпию системы, и стремление частиц разъединиться, что увеличивает энтропию. То есть проявляется действие двух прямо противоположных факторов – энтальпийного (ΔH) и энтропийного T·ΔS (т. к. энтропия растет с повышением температуры). 

Суммарный же эффект этих двух противоположных тенденций в процессах, протекающих при постоянных T и p, отражает изменение энергии Гиббса (свободной энергии) ΔG:

ΔG= ΔH- T·ΔS

Характер изменения энергии Гиббса позволяет судить о принципиальной возможности или невозможности осуществления процесса. Самопроизвольно протекают реакции, если энергия Гиббса в исходном состоянии системы больше, чем в конечном: ΔG < 0. Увеличение энергии Гиббса (ΔG > 0) свидетельствует о невозможности самопроизвольного осуществления процесса в данных условиях. Если же ΔG= 0, то система находится в состоянии химического равновесия.

В соответствии с уравнениемΔG= ΔH- T·ΔS самопроизвольному протеканию процесса способствует уменьшение энтальпии и увеличение энтропии системы, т.е. когда ΔH< 0 и ΔS> 0.

В термохимических расчетах используют энтальпии (теплоты) образования. Под теплотой образования понимают тепловой эффект реакции образования 1моля вещества из простых веществ. Обычно используют стандартные энтальпии (теплоты) образования. За стандартные условия принимают давление 101325 Па и температуру 298.15 К (25 °С).

Оставить комментарий:





    Сайт создан группой Elegy