Izračunavanje promjene entropije iz topline reakcije

Izraz "entropija" odnosi se na poremećaj ili kaos u sustavu. Što je entropija veća, to je veći i poremećaj. Entropija postoji u fizici i kemiji, ali može se reći i da postoji u ljudskim organizacijama ili situacijama. Općenito, sustavi teže većoj entropiji; zapravo, prema drugi zakon termodinamike, entropija izoliranog sustava nikad se ne može spontano smanjiti. Ovaj primjer problema pokazuje kako izračunati promjenu entropije okoline sustava nakon kemijske reakcije pri konstantnoj temperaturi i tlaku.

Prvo, primijetite da nikad ne računate entropiju, S, već mijenjate entropiju, ΔS. To je mjera poremećaja ili slučajnosti u sustavu. Kad je ΔS pozitivan, to znači da je okolina povećala entropiju. Reakcija je bila egzotermna ili eksergonska (pod pretpostavkom da se energija može oslobađati u oblicima osim topline). Kada se oslobađa toplina, energija povećava gibanje atoma i molekula, što dovodi do povećanog poremećaja.

Kad je ΔS negativan, to znači da je entropija okoline smanjena ili da je okolina stekla red. Negativna promjena entropije izvlači toplinu (endotermiku) ili energiju (endergoniju) iz okruženja, što smanjuje slučajnost ili kaos.

Važna točka koja treba imati na umu je da su vrijednosti za ΔS za okolica! To je stvar gledišta. Ako promijenite tekuću vodu u vodenu paru, entropija se povećava za vodu, iako se smanjuje za okolinu. Još je zbunjujuće ako uzmete u obzir reakciju izgaranja. S jedne strane, čini se da bi razbijanje goriva na njegove komponente povećalo poremećaj, ali reakcija uključuje i kisik, koji tvori druge molekule.

Izračunajte entropiju okolice za sljedeće dvije reakcije.
a.) C₂H₈(g) + 50 °₂(g) → 3 CO₂(g) + 4H₂O (g)
ΔH = -2045 kJ
b.) H₂O (l) → H₂O (g)
ΔH = +44 kJ
Riješenje
Promjena entropije okoline nakon kemijske reakcije pri konstantnom tlaku i temperaturi možemo izraziti formulom
ΔS_SURR = -ΔH / T
gdje
ΔS_SURR je promjena entropije okoline
-ΔH je toplina reakcije
T = Apsolutna temperatura u Kelvinu
Reakcija a
ΔS_SURR = -ΔH / T
ΔS_SURR = - (- 2045 kJ) / (25 + 273)
** Ne zaboravite pretvoriti ° C u K **
ΔS_SURR = 2045 kJ / 298 K
ΔS_SURR = 6,86 kJ / K ili 6860 J / K
Zabilježite povećanje okolne entropije budući da je reakcija bila egzotermna. Egzotermna reakcija je označena pozitivnom ΔS vrijednošću. To znači da se toplina ispuštala u okoliš ili da je okoliš stekao energiju. Ova je reakcija primjer a reakcija izgaranja. Ako prepoznate ovu vrstu reakcije, uvijek biste trebali očekivati ​​egzotermnu reakciju i pozitivnu promjenu entropije.
Reakcija b
ΔS_SURR = -ΔH / T
ΔS_SURR = - (+ 44 kJ) / 298 K
ΔS_SURR = -0,15 kJ / K ili -150 J / K
Ova reakcija je trebala energiju iz okoline da bi se nastavila i smanjila entropija okoline. Negativna ΔS vrijednost ukazuje na nastalu endotermičku reakciju koja je apsorbirala toplinu iz okoline.
Odgovor:
Promjena entropije okoline reakcije 1 i 2 iznosila je 6860 J / K, odnosno -150 J / K.