የአንድ ሃሳባዊ ስርዓት entropy ለውጥ እኩል ነው። ኢንትሮፒ

ኢንትሮፒ

ብዙ የኢንዶቴርሚክ ሂደቶች በድንገት ስለሚከሰቱ የስርአቱ ስሜታዊነት ለውጥ ለኬሚካላዊ ምላሽ ድንገተኛ አተገባበር ብቸኛው መስፈርት ሆኖ ሊያገለግል አይችልም። ይህ አንዳንድ ጨዎችን (ለምሳሌ NH 4NO 3) በውሃ ውስጥ በመሟሟት እና የመፍትሄው ቅዝቃዜ በሚታወቅ ሁኔታ ይገለጻል። ከታዘዘው ወደ ባነሰ ትዕዛዝ (የተመሰቃቀለ) ሁኔታ በራስ-ሰር የመሸጋገር ችሎታን የሚወስን አንድ ተጨማሪ ነገር ግምት ውስጥ ማስገባት ያስፈልጋል።

ኢንትሮፒ (ኤስ) የስቴት ቴርሞዳይናሚክስ ተግባር ነው, እሱም እንደ የስርአቱ መዛባት (ብጥብጥ) መለኪያ ሆኖ ያገለግላል. የ endothermic ሂደቶች የሚከሰቱት በኤንትሮፒ ለውጥ ምክንያት ነው ፣ ምክንያቱም በተናጥል ስርዓቶች ውስጥ በድንገት የሚከሰት ሂደት ኢንትሮፒ Δ ይጨምራል። ኤስ > 0 (ሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ).

ኤል ቦልትማን ኢንትሮፒን የአንድ ሥርዓት ሁኔታ (ሥቃይ) የቴርሞዳይናሚክስ ዕድል ብሎ ገልጿል። ወ. በስርዓቱ ውስጥ ያሉት የንጥሎች ብዛት ትልቅ ስለሆነ (የአቮጋድሮ ቁጥር ኤን A = 6.02∙10 23), ከዚያም ኢንትሮፒ ከተፈጥሮ ሎጋሪዝም ጋር ተመጣጣኝ ነው ቴርሞዳይናሚክስ የስርዓቱ ሁኔታ ወ:

የአንድ ንጥረ ነገር ኢንትሮፒ መጠን ከጋዝ ቋሚው መጠን ጋር ይዛመዳል አርእና J∙mol -1∙K -1 ጋር እኩል ነው። Entropy ለውጥ *) በማይቀለበስ እና በሚቀለበስ ሂደቶች በግንኙነቶች Δ ይተላለፋል ኤስ > ጥ / ቲእና Δ ኤስ = ጥ / ቲ. ለምሳሌ, የማቅለጥ (ኢንትሮፒ) ለውጥ ከሙቀት (ኢንታልፒ) ሙቀት (Δ) ጋር እኩል ነው ኤስ pl = Δ ኤች pl/ ቲ pl ለኬሚካላዊ ምላሽ፣ የኢንትሮፒ ለውጥ ከ enthalpy ለውጥ ጋር ተመሳሳይ ነው።

*) ቃል ኢንትሮፒበ Clausius (1865) በ Q/T (የተቀነሰ ሙቀት) ጥምርታ በኩል አስተዋወቀ።

እዚህ Δ ኤስ° ከመደበኛው ሁኔታ ኢንትሮፒ ጋር ይዛመዳል። የቀላል ንጥረ ነገሮች መደበኛ ኢንትሮፒዎች ዜሮ አይደሉም። እንደ ሌሎች ቴርሞዳይናሚክስ ተግባራት፣ ፍጹም ዜሮ የሆነ ትክክለኛ ክሪስታላይን አካል ኢንትሮፒ ዜሮ (ፕላንክ's postulate) ስለሆነ። ወ = 1.

በተወሰነ የሙቀት መጠን የአንድ ንጥረ ነገር ወይም የአካል ስርዓት ኢንትሮፒ ፍጹም እሴት ነው። በሠንጠረዥ ውስጥ 4.1 መደበኛ ኢንትሮፒዎችን ያሳያል ኤስ° አንዳንድ ንጥረ ነገሮች.

ውህድ (ጄ∙ሞል –1∙ኬ –1) ውህድ (ጄ∙ሞል –1∙ኬ –1) ሲ (ቲ) አልማዝ ሐ (t) ግራፋይት። iso-C 4H 10(ግ)

ሠንጠረዥ 4.1. የአንዳንድ ንጥረ ነገሮች መደበኛ ግቤቶች።

ከጠረጴዛው 4.1 ኢንትሮፒ በሚከተሉት ላይ የተመሰረተ ነው፡

• የአንድ ንጥረ ነገር አጠቃላይ ሁኔታ። ኤንትሮፒ ከጠንካራ ወደ ፈሳሽ እና በተለይም ወደ ጋዝ ሁኔታ (ውሃ, በረዶ, እንፋሎት) በሚሸጋገርበት ጊዜ ይጨምራል.
• Isotopic ጥንቅር (H 2O እና D 2O).
• ተመሳሳይ ውህዶች ሞለኪውል ክብደት (CH 4, C 2H 6, n-C 4H 10).
• የሞለኪውል አወቃቀር (n-C 4H 10, iso-C 4H 10).
• ክሪስታል መዋቅር (allotropy) - አልማዝ, ግራፋይት.

በመጨረሻም, በለስ. 4.3 ኢንትሮፒ በሙቀት ላይ ያለውን ጥገኛነት ያሳያል።

በውጤቱም, የሙቀት መጠኑ ከፍ ባለ መጠን, የስርዓቱ የመታወክ ዝንባሌ ይጨምራል. በስርዓተ-ፆታ እና በሙቀት መጠን ውስጥ ያለው ለውጥ ምርት ቲΔ ኤስይህንን አዝማሚያ ይቆጥራል እና ይባላል entropy ምክንያት.

በርዕሱ ላይ ችግሮች እና ሙከራዎች "ኬሚካዊ ቴርሞዳይናሚክስ. ኢንትሮፒ"

• የኬሚካል ንጥረ ነገሮች. የኬሚካል ንጥረ ነገሮች ምልክቶች - የመጀመሪያ ኬሚካላዊ ፅንሰ-ሀሳቦች እና ቲዎሬቲካል ፅንሰ-ሀሳቦች, 8-9 ኛ ክፍሎች

  ትምህርት፡ 3 ምደባ፡ 9 ፈተናዎች፡ 1

(ቀላል ፣ ውስብስብ)።

ኢንትሮፒ (ኤስ) - የስቴት ተግባር ፣ በቁጥር የስርዓት መዛባት ደረጃን ያሳያል። ብዙውን ጊዜ እንደ ንጥረ ነገር ሞለኪውል ይባላል። ይህ የስታቲስቲክስ መጠን ነው, ስለዚህ ከቴርሞዳይናሚክስ ፕሮባቢሊቲ ጋር የተያያዘ ነው.

ሰ= አር * lnW [ጄ/ሞል* ኬ] (ሉዊስ ቦልትማን ቀመር)

አር- ጋዝ ቋሚ = 8.314 ጄ / ሞል∙K,

ወ- ቴርሞዳይናሚክስ ፕሮባቢሊቲ (ይህ የተወሰነ የማክሮ ሲስተም ሁኔታ እውን ሊሆን የሚችልበት የማይክሮስቴቶች ብዛት ነው) ወይም፡ የተሰጠ ሥርዓት የሚገነባባቸው መንገዶች ብዛት።

6 ቅንጣቶች (6 ions)፡-

የትዕዛዝ ሁኔታ፡ 1,2,3,4,5,6 W=1 S=0

የመታወክ ሁኔታ፡ W=6! -1 = 719 S>> 0

ኤስ የእውነተኛው ስርዓት ሁልጊዜ ከ 0 በላይ ነው. የመታወክ ሁኔታ በጣም ብዙ ነው.

ለፍጹማን ክሪስታልእና S = 0. Δ ኤስ 0 ምላሾች = ∑νn Δ ኤስ 0 ምርቶች - ∑νn Δ ኤስ 0 ኦሪጅናልንጥረ ነገሮች

ለሚያካትቱ ሂደቶች ጋዝ ያለው x የውስጠ-ቲቪ ምልክት S የሚወሰነው በምላሹ ውስጥ ባሉ የጋዝ ሞሎች ጥምርታ ነው።

የቁስ መደበኛ ኢንትሮፒ- በማንኛውም የመደመር ሁኔታ ውስጥ በመደበኛ ሁኔታዎች ውስጥ የአንድ ንጥረ ነገር ኢንትሮፒ ፍጹም ዋጋ።

ግምታዊ ምልክት ምልክት Δ ኤስምላሾች-በአፀፋው ውስጥ ባለው የጋዝ ንጥረነገሮች ብዛት ላይ ባለው ለውጥ ሊገመገም ይችላል ፣ ምክንያቱም እነሱ ለስርዓቱ መጨናነቅ ዋና አስተዋጽኦ ያደርጋሉ።

በኬሚካዊ ምላሽ ውስጥ የኢንትሮፒ ለውጥ ስሌት

በ entropy እና መካከል ያለው ግንኙነት የንጥረ ነገር ስብጥር

1) የአንድ ንጥረ ነገር ስብጥር እና አወቃቀሩ (ተጨማሪ ኤሌክትሮኖች፣ አቶሞች፣ ጅምላዎች) ይበልጥ ውስብስብ በሆነ መጠን ኢንትሮፒው ይጨምራል። ኤስ(UU 2) ኤስ(ሊ)

2) በአንድ ንጥረ ነገር ውስጥ ያለው የኬሚካላዊ ትስስር በጠነከረ መጠን የኢንትሮፒ መጠን ይቀንሳል፣ የንጥረ ነገሮች ተንቀሳቃሽነት ይቀንሳል። S(Sgraphite)>ኤስ(ሳልማዝ)

3) ከጠንካራ ወደ ፈሳሽ እና ከዚያም ወደ ጋዝ የሚሸጋገሩ ቅንጣቶች ቲ በመጨመር, ኢንትሮፒ ይጨምራል.

4) የኔርነስት ፖስታሌት.በቲ = 0 ላይ የማንኛውም ንጹህ ንጥረ ነገር ኢንትሮፒ = 0፣ ምንም እንቅስቃሴ ስለሌለ => ሁሉም ንጥረ ነገሮች የጥሩ ክሪስታል ሁኔታን ይይዛሉ።

Δ ኤስአጸፋዊ ምላሽ የስርዓቶችን ዝንባሌ በጣም ወደሚቻል ሁኔታ ያሳያል ፣ ማለትም ከፍተኛ ኢንትሮፒ ካለው ሁኔታ ጋር።

የ Δ ስሌት ኤስ

Δ ኤስ 0 ምላሾች = ∑νn Δ ኤስ 0 ምርቶች - ∑νn Δ ኤስ 0 ኦሪጅናልንጥረ ነገሮች

መደምደሚያ፡-

1) የ S ልኬት የስርዓቱን ዝንባሌ ከታላቅ መታወክ (ከከፍተኛው S ጋር) በጣም ወደሚቻል ሁኔታ ያሳያል።

2) በ S ውስጥ ያለው ለውጥ ድንገተኛ ሂደት ሊኖር ስለሚችልበት ሁኔታ ግልጽ ያልሆነ መስፈርት አይደለም.

ድንገተኛ ያልሆነሂደቶች ለማጠናቀቅ ውጫዊ ስራ የሚያስፈልጋቸው ናቸው.

ድንገተኛ ያልሆነው ሂደት በስርአቱ ውስጥ በቅደም ተከተል እንዲቀንስ እና በኤስ.

ኤስ<0 – несамопроизвольный процесс

ድንገተኛሂደቶች የውጭ ሥራ (ልውውጥ, ገለልተኛነት) ወጪዎች ሳይወጡ ሊከሰቱ የሚችሉ ሂደቶች ናቸው.

ድንገተኛ ሂደት በሲስተሙ ውስጥ በቅደም ተከተል መጨመር እና በኤስ.

S>0 - ድንገተኛ ሂደት

15. በስቴቱ ቴርሞዳይናሚክስ ተግባራት መሰረት የኬሚስትሪ አቅጣጫን መወሰን. የጊብስ ጉልበት, ስሌት.

የስቴት ቴርሞዳይናሚክስ ተግባራትን በመጠቀም የኬሚካላዊ ምላሽ አቅጣጫ መወሰን .

የእውነተኛ ምላሽ አቅጣጫ በሁለት ተቃራኒ ኢንትሮፒክ ሁኔታዎች Δ መካከል ያለው ውድድር ውጤት ነው። ኤስእና ጉልበት Δ ኤን.የአንድ ምቹ ሁኔታ የበላይነት (Δ ኤስ>0 እና Δ ኤን<0 ) እና የሂደቱ ድንገተኛ የመከሰት እድል ይወስናል

ጊብስ ጉልበት - የስርዓቱ ሁኔታ ቴርሞዳይናሚክስ ተግባር. የ enthalpy እና entropy ምክንያቶችን ከግምት ውስጥ የሚያስገባ አጠቃላይ መስፈርት p=const እና V=const፣የድንገተኛ ምላሽን አቅጣጫ እና ወሰን ያሳያል።

የጊብስ እኩልታ:  ሰ= ኤች–ቲ ኤስ. G 0 ምላሽ፣ = Δ ኤን 0 ምላሽ, 298 -T Δ ኤስምላሽ፣ 298 . የት '-' የመከላከያ ምክንያቶች ናቸው

H ጠቅላላ ጉልበት ነው; TS ወደ ሌሎች የኢነርጂ ዓይነቶች ሊለወጥ የማይችል የኃይል ትስስር ነው።

G ምላሽ = G ቀጣይ - G መውጣት።

ጂ- ጊብስ ኢነርጂወደ ሥራ ሊለወጥ የሚችል የኬሚካላዊ ምላሽ የኃይል ተጽእኖ አካል ነው.

ጂበማለት ይገልጻል አቅጣጫእና ድንገተኛ ገደብበሁኔታዎች p እና V = const:

1) ጂ< 0: самопроизвольно 1  2.

ሀ) ሁለቱም ምክንያቶች ተስማሚ ናቸው

H<0,S>0 (ጂ<0) 1-2,при любой t

ለ) ተስማሚ የኃይል ሁኔታ (H<0)

if(H)> ቲኤስ፣ ከዚያ G<0 1-2

r-tion በሃይል ፋክተር የሚወሰን ከሆነ፡ ምናልባት በዝቅተኛ ቲ

ሐ) ተስማሚ-ሊሆን የሚችል ምክንያት (ኤንትሮፒ)

S>0 (H>0 የማይመች)

 ቲኤስ>H፣ ከዚያ G<0 1-2

የ r-tion የሚወሰነው በኤንትሮፒ ፋክተር ነው, ከዚያም ብዙውን ጊዜ በከፍተኛ t ላይ ይከሰታል.

2) G > 0፡ በድንገት 2  1።

3) G = 0፡ ሚዛናዊ፡ 1  2. H = TS.  የአንድ ንጥረ ነገር የመበስበስ ሙቀት ግምትበተመጣጣኝ (ΔG=ΔH-TΔS) ላይ የተመሰረተ

በተግባር, የድንበሩ ሁኔታ 40 ኪጄ / ሞል ነው. መቼ G > 40፣ ከዚያ  በማንኛውም ሁኔታ የማይቻል ነው።

የጊብስ ኢነርጂ ስሌት

1 መንገድ (በመደበኛ የሙቀት መጠን ይመረጣል) ν A A+ ν B B= ν C C+ ν D D

G 0 r-tion, 298 = ∑ν i G 0 arr -∑ν j G 0 arrj (ምርቶች - የመጀመሪያ ንጥረ ነገሮች)

G 0 arr ቀላል ውስጠ-ውስጥ =0 G 0 arr (H + solution) = 0 የተረጋጋ በመደበኛ ሁኔታዎች።

G የጊብስ ኢነርጂ ለውጥ 1 ሞል የንጥረ ነገር ምስረታ በጣም በተረጋጋ ሁኔታ በመደበኛ ሁኔታዎች ከተወሰዱ ቀላል ንጥረ ነገሮች ውስጥ በሚፈጠር ምላሽ ነው።

ዘዴ 2 (ግምታዊ ስሌት ዘዴ፣ በማንኛውም ቲ)

G 0 r-tion፣ = Δ H 0 r-tion፣ 298 -TΔS r-tion፣ 298

የሁሉም የምላሽ አካላት አጠቃላይ ሁኔታዎች በተሰጠው የጊዜ ክፍተት ውስጥ ካልተቀየሩ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል T. በዚህ ሁኔታ, Δ H r-tions = const Δ S r-tions = const

የሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ የሂሳብ አገላለጽ ተጽፏል፡-

እዚህ > ምልክቱ የማይቀለበስ ሂደቶችን እና = ምልክቱን ወደ ተገላቢጦሽ ይመለከታል። ኢንትሮፒ የስቴት ተግባር ስለሆነ በሁለቱም በሚቀለበስ እና በማይቀለበስ ሂደት ውስጥ ያለው ለውጥ ተመሳሳይ ነው። ስለዚህ, በ entropy ውስጥ ያለውን ለውጥ ሲያሰሉ, ለሚቀለበስ ሂደቶች ቀመሮችን መጠቀም አስፈላጊ ነው.

ኢንትሮፒ የመጨመር ባህሪያት አለው, ስለዚህ ውስብስብ በሆነ ሂደት ውስጥ ያለው የኢንትሮፒ ለውጥ በግለሰብ ደረጃዎች ውስጥ ካለው ለውጥ ድምር ጋር እኩል ነው. በማንኛውም የሙቀት መጠን ውስጥ የማንኛውም ንጥረ ነገር ፍጹም ዋጋ ሊሰላ የሚችለው ፍፁም ኢንትሮፒ በተወሰነ የሙቀት መጠን ለምሳሌ በ 298 ኪ እና የሙቀት አቅም የሙቀት መጠኖች የሚታወቅ ከሆነ ነው።

በተለያዩ ሂደቶች ውስጥ ያለው የ entropy ለውጥ በሚከተሉት እኩልታዎች ይሰላል።

ሲሞቅ n ከቲ 1 እስከ ቲ 2 ያለው ንጥረ ነገር ሞለኪውል ነው በ P = const፡

ውህደት ይሰጣል:

በደረጃ ለውጥ ወቅት;

የት λ የደረጃ ሽግግር ሞላር ሙቀት (መቅለጥ, ትነት, ንዑሳን, ማሻሻያ ለውጥ); ቲ - ደረጃ ሽግግር ሙቀት.

በሽግግሩ ወቅት n - ጥሩ ጋዝ ከግዛት 1 ወደ ሁኔታ 2 በ T=const:

ተስማሚ ጋዞችን ሲቀላቀሉ (T, P = const):

n 1 እና n 2 የመጀመሪያው እና ሁለተኛ ጋዝ የሞሎች ቁጥሮች ሲሆኑ፡ V 1 እና V 2 የመጀመሪያ ጥራዞች ናቸው።

V = V 1 + V 2 - የመጨረሻ ድምጽ.

2 g በረዶ በ 253 ኪ.ሜ የሙቀት መጠን ሲወሰድ እና 1.013 * 10 5 n/m 2 ግፊት በ 423 ኪ.ሜ ወደ እንፋሎት ሲቀየር የኢንትሮፒን ለውጥ ይወስኑ ፣ የበረዶ ውህደት ሙቀት በ 273 ኪ. 0.335 ኪ.ግ / ሰ, የበረዶው ልዩ የሙቀት መጠን 2.02 J / g * K ውሃ - 4.2 ጄ / ሰ. ኬ፣ የውሃ ትነት ድብቅ ሙቀት 2.255 ኪጁ/ግ ነው፣ የእንፋሎት ሞላር የሙቀት አቅም በቋሚ ግፊት፡

C p = 30.13 + 11.3 * 10 -3 ቲ, ጄ / ሞል. ለ

ይህ ሂደት አምስት ደረጃዎችን ያቀፈ ነው-

1) የበረዶ ማሞቂያ ከ 253 እስከ 273 ኪ - ∆ ኤስ 1 ;

2) የበረዶ መቅለጥ በ 273 ኪ - ∆ ኤስ 2 ;

3) ማሞቂያ ፈሳሽ ውሃን ከ 273 እስከ 373 ኪ - ∆ ኤስ 3 ;

4) ፈሳሽ ውሃ ወደ እንፋሎት በ 373 ኪ.ሜ - ∆ ኤስ 4 ;

5) የውሃ ትነት ከ 373 እስከ 473 ኪ - ∆ ማሞቂያ ኤስ 5 .

በ 0.1 m3 አቅም ውስጥ ከሚገኙት መርከቦች አንዱ ኦክሲጅን ይይዛል, ሌላኛው ደግሞ 0.4 m3 አቅም ያለው, ናይትሮጅን ይዟል. በሁለቱም መርከቦች የሙቀት መጠኑ 290 ኪ እና ግፊቱ 1.013 · 10 5 N / m 2 ነው. ጋዞች ሲቀላቀሉ በ entropy ውስጥ ያለውን ለውጥ ይፈልጉ, ተስማሚ እንደሆኑ አድርገው ይቆጥሩ.

የ Mendeleev–Clapeyron እኩልታ በመጠቀም የጋዞችን ሞሎች ቁጥር እናገኛለን፡-

የምላሹን መደበኛ ኢንትሮፒ ለውጥ አስላ፡ Cd+2AgCl = 2Ag+CdCl 2 ከሆነ

2.2. በ isobaric እና isochoric ላይ የተደረጉ ለውጦች ስሌት
በተለያዩ ሂደቶች ውስጥ እምቅ ችሎታዎች

በ isobaric-isothermal ሂደት ( አር, ቲ= const) የሂደቱ አቅጣጫ እና ሚዛናዊነት መለኪያው ኢሶባሪክ-ኢሶተርማል አቅም ወይም ጊብስ ነፃ ኢነርጂ ነው፡ ∆ ጂ≤ 0. በተመጣጣኝ ሁኔታ ጂዝቅተኛ. በ isochoric-isothermal ሂደት ውስጥ ( ቪ, ቲ= const) የሂደቱ አቅጣጫ እና ሚዛናዊነት መለኪያው ኢሶኮሪክ-ኢሶተርማል አቅም ወይም ሄልምሆልትስ ነፃ ኢነርጂ ነው፡ ∆ ኤፍ≤ 0. በተመጣጣኝ ሁኔታ ኤፍዝቅተኛ.

ለውጦች ∆ ጂእና ∆ ኤፍበቋሚ የሙቀት መጠን ቀመሮችን በመጠቀም ይሰላሉ: ∆ ጂ = ∆ኤች – ቲ∆ኤስእና ∆ ኤፍ = ∆ዩ – ቲ∆ኤስ.

ከእነዚህ እኩልታዎች ግልጽ የሆነው ነፃ ኃይል ነው ጂወይም ኤፍየስርዓቱ አጠቃላይ የኃይል ክምችት አካል ናቸው። ኤንወይም ዩያነሰ የታሰረ ኃይል ቲ ኤስ. ነፃ ሃይል ከስርአቱ ወጥቶ ወደ ስራ ሊቀየር ይችላል፡-∆ ጂ = ኤ አርከፍተኛ እና -∆ ኤፍ = = ኤ ቪከፍተኛ ፣ የት ኤ አርከፍተኛ - ከፍተኛው ጠቅላላ ሥራ; ኤ ቪከፍተኛ - ከፍተኛው ጠቃሚ ስራ.

ጥሩ ጋዝ ሲሰፋ ወይም በቋሚ የሙቀት መጠን ሲዋሃድ

ጥገኛ ∆ ጂእና ∆ ኤፍየሙቀት መጠኑ በጊብስ-ሄልምሆትዝ እኩልታ ይገለጻል። ለ ∆ ጂበአጠቃላይ መልኩ እንደሚከተለው ተጽፏል፡-

ወይም ከ 298 እስከ ክልል ውስጥ ቲ:

እዚህ ∆ ኤን = ረ(ቲ).

ለኬሚካላዊ ምላሽ

∆ጂ = ∆ኤፍ + ∆nRT,

በቀደመው ክፍል ውስጥ ፣ ለማንኛውም ስርዓት ኢንትሮፒ ተብሎ የሚጠራ እና ኤስ ተብሎ የሚጠራ መመዘኛ አለ ከሚለው መሠረታዊ ግምት ቀጠልን ። ለትንሽ የሙቀት መስተጋብር እሴቶች ፣ በ entropy dS ውስጥ ያለው ተዛማጅ ልዩነት ለውጥ። በአንዳንድ ቀላል እና የታወቁ ሂደቶች ውስጥ የኢንትሮፒ ለውጦችን ለማስላት ይህን ትርጉም እንጠቀማለን።

በረዶ በሚቀልጥበት ጊዜ ኢንትሮፒ ይለወጣል. በሞቃታማ የበጋ ቀን በበረዶ እና በውሃ ድብልቅ የተሞላ ቴርሞስ ወደ ሽርሽር እናመጣለን ብለን እናስብ። የሙቀት መቆጣጠሪያው ፍጹም ስላልሆነ በረዶው ቀስ በቀስ ይቀልጣል. ነገር ግን ማቅለጥ በዝግታ ይከሰታል፤ በቴርሞስ ውስጥ ያለው የሙቀት መጠን ሳይለወጥ ይቀራል እና ከ 0 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ጋር እኩል ይሆናል። ከ 1 ሞል (ወይም 18 ግራም) የበረዶ መቅለጥ ጋር የሚዛመደውን የኢንትሮፒ ለውጥን እናሰላው። የበረዶ ውህደት ሙቀት የሰንጠረዡ ዋጋ 79.67 kcal/g ነው፣ ይህም ወደ 1434 ካሎሪ/ሞል ይሰጣል። ከዚያም መፃፍ እንችላለን

ልክ እንደበፊቱ፣ በቀላሉ የማይገደቡ መጠኖች ማጠቃለያ ማለት ነው - የሁሉም መጠኖች ውህደት (ወይም ማጠቃለያ) ከእያንዳንዱ አነስተኛ የሙቀት መጠን ጋር የሚዛመዱ። በዚህ ሁኔታ ውስጥ ውህደት የሚከናወነው በማቅለጥ ሂደት ውስጥ ብቻ ስለሆነ የሙቀት T አይቀየርም. ስለዚህ፣ ፋክተር 1/T ከግንኙነቱ ምልክት ስር ሊወጣ ይችላል፣ ስለዚህም በቀላሉ የመጨረሻው አገላለጽ የበረዶ ካሎል/ሞል የደረጃ ሽግግር (የመቅለጥ) ሙቀትን የሚወክል ምክንያት ይሆናል። ዝምድና (19) ማለት በ273 ኪው ያለው የ1 ሞል ውሃ ኢንትሮፒ በተመሳሳይ የሙቀት መጠን ከ1 ሞል የበረዶ ግግር 5.27 ካሎሪ/ኬ ይበልጣል።

በረዶው ሲቀልጥ እመኑ. ኢንትሮፒ ይጨምራል.

በተቃራኒው, በቂ ሙቀት ከውሃ ውስጥ በ 273 ኪ.ሜ የሙቀት መጠን ከተወገደ, 1 ሞለ በረዶ በ 273 ኪ, የስርዓቱ ኢንትሮፒ በ ይቀንሳል.

በዚህ ክፍል ውስጥ ሙሉ ለሙሉ የኬልቪን የሙቀት መጠን በሪሾው አካፋይ ውስጥ እንደተጠቀምን ልብ ይበሉ። በ b.t ውስጥ ያለውን የሙቀት መጠን ከለካን ፍፁም የ Rankine ሚዛን መጠቀም ይቻል ነበር። ሠ) በግልጽ፣ በሴልሺየስ ወይም በፋራናይት ሚዛኖች ላይ ያሉ ሙቀቶች በገለፃው መለያ ውስጥ መጠቀም አይቻልም (የሠለጠኑ ተማሪዎችም እንኳ አንዳንድ ጊዜ ለማድረግ እንደሚሞክሩ)። ስለዚህ፣ ለምሳሌ፣ የሴልሺየስ መለኪያን በመጠቀም፣ ግምት ውስጥ በገባንበት ሁኔታ ወደ የማይረባ ውጤት እንመጣለን (የገለጻው መጠን ወደ ዜሮ ይቀየራል)። የኢንትሮፒ ለውጥ የሚገለጽባቸው አሃዶች የሞላር ሙቀት አቅም ከሚለካባቸው ክፍሎች ጋር የሚገጣጠሙ መሆናቸውን ልብ ይበሉ። .

ውሃ በሚፈላበት ጊዜ ኢንትሮፒ ይለወጣል. በተወሰነ የሙቀት መጠን ውስጥ የሚከሰት ሌላው በጣም የታወቀ ሂደት በ 1 ኤቲኤም ግፊት ውስጥ ፈሳሽ ውሃ ወደ እንፋሎት መለወጥ ነው. በተለመዱ ሁኔታዎች ውስጥ ውሃ የሚፈላበት የሙቀት መጠን, በትርጉም, 100 ° ሴ ወይም 373 ኪ.በዚህ የሙቀት መጠን የትነት ሙቀት 539 ካሎሪ ወይም 9702 ካሎል / ሞል ነው. ከዚያም በተለመደው ሁኔታ ውስጥ ከ 1 ሞል ውሃ ትነት ጋር የሚዛመደው የኢንትሮፒ ለውጥ እኩል ነው

ይህ ስሌት በጣም ቀላል ነበር ምክንያቱም በሂደቱ ውስጥ የሙቀት መጠኑ አልተለወጠም.

የውሃ በትነት ወቅት entropy ውስጥ ያለው ለውጥ በረዶ መቅለጥ ወቅት entropy ውስጥ ለውጥ ማለት ይቻላል 5 እጥፍ የሚበልጥ መሆኑን ልብ ይበሉ. እሴቱ ለእንደዚህ አይነት ሁኔታዎች ከተለመዱት ዋጋዎች ትንሽ ከፍ ያለ እና እንደ ውሃ ያሉ ያልተለመዱ ባህሪያትን ያመለክታል. ለብዙ "የተለመደ" (የዋልታ ያልሆኑ) ፈሳሾች, በእንፋሎት ጊዜ የኢንትሮፒን ለውጥ ይህ ደንብ በእንግሊዛዊው የፊዚክስ ሊቅ ፍሬድሪክ ትሮቶን (1863-1922) የተገኘ እና "Troughton's rule" ተብሎ ይጠራል. በተለመደው ሁኔታ ውስጥ የሚፈላበት የሙቀት መጠን የሚታወቅ ከሆነ የተሰጠውን ንጥረ ነገር የእንፋሎት ሙቀት ለመገመት መንገድ ይሰጣል.

የትነት ሙቀትን ግምታዊ ዋጋ ለማግኘት, የፈላውን ነጥብ (በኬልቪን ውስጥ የተገለጸውን) በ Groveton ቋሚ ማባዛት በቂ ነው.

ተስማሚ ጋዝ isothermal ሲስፋፋ የኢንትሮፒ ለውጥ። በቋሚ የሙቀት መጠን ላይ ሌላ ሂደት አለ, ይህም ከአንድ ጊዜ በላይ አጋጥሞታል - ይህ ተስማሚ ጋዝ ሊቀለበስ የሚችል isothermal ማስፋፊያ ሂደት ነው. ከሙቀት መስተጋብር ጋር ፣ ተራ ሜካኒካል መስተጋብር ብቻ ከሆነ (የአንደኛ ደረጃ ሥራ በቀመርው እንዲገለጽ ፣ ለ 1 ሞል ተስማሚ ጋዝ የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ ሊፃፍ ይችላል)

(እዚህ ግምት ውስጥ ይገባል). እኩልታን በመጠቀም pV = RT, በ dT = 0 (የቋሚ የሙቀት ሁኔታ) መፃፍ እንችላለን.

ይህንን አባባል በምዕራፍ. 4, ስለዚህ ውጤቱን ወዲያውኑ እናቀርባለን.

የሙቀት T ቋሚ ሆኖ ስለሚቆይ, ለተዛማጅ ኢንትሮፒ ለውጥ መግለጫ ነው

እንደሚታወቀው የጋዝ ቋሚ R ልኬት cal/(mol K) አለው፣ እና ሎጋሪዝምን የያዘው ነገር መለኪያ የሌለው ቁጥር ነው፣ ስለዚህ የግንኙነቱ ግራ እና ቀኝ ጎኖች (24) ልኬቶች ይገጣጠማሉ። ስለዚህ, በቋሚ የሙቀት መጠን ውስጥ የድምፅ መጠን መጨመር (ማለትም, መስፋፋት) ከኤንትሮፒስ መጨመር ጋር አብሮ ይመጣል.

ወደ ፈላ ውሃ ጉዳይ እንመለስ። 1 ሞል ውሃ ይተን; እንደምናስታውሰው 1 ሞለ ተስማሚ ጋዝ በተለመዱ ሁኔታዎች (ግፊት 1 ኤቲኤም እና የሙቀት መጠን 273 ኪ) 22,400 ሴ.ሜ.3 አካባቢ ይይዛል። በ 373 ኪ, ተመጣጣኝ መጠን 22,400 (373/273) ወይም በግምት 30,600 ሴሜ 3 ይሆናል. በትነት ከመውጣቱ በፊት 1 ሞል ፈሳሽ መጠኑን ይይዝ ነበር ስለዚህም ሬሾው በእኩልነት (24) መሰረት ነው, በእንፋሎት ምክንያት ከሚመጣው የድምፅ ለውጥ ጋር ተመጣጣኝ የኢንትሮፒ ለውጥ R ln 1700 ነው. የ R ዋጋ በግምት ነው. እኩል ፣ የሚፈለገው የኢንትሮፒ ለውጥ በግምት 14.88 ካሎሪ / (ሞል ኬ) ነው።

በቀድሞው ክፍል ውስጥ በ 1 ሞል የውሃ ትነት አጠቃላይ ሂደት ውስጥ የኢንትሮፒን አጠቃላይ ለውጥ በማስላት የ 26.0 ካሎሪ / (ሞል ኬ) እሴት አገኘን ። አሁን እንዳየነው, ከዚህ ዋጋ ትንሽ በላይ ከግማሽ በላይ የሚሆነው ፈሳሹ ወደ ትነት በሚቀየርበት ጊዜ ከድምጽ ለውጥ ጋር የተያያዘ ነው.

በሙቀት ለውጦች ምክንያት የኢንትሮፒ ለውጦች። እስካሁን ድረስ ሁሉም የእኛ ስሌቶች የኢንትሮፒ ለውጥ በቋሚ የሙቀት መጠን ለሙቀት መስተጋብር ተካሂደዋል. ተገላቢጦሽ ማሞቂያ ወደ ሙቀት ለውጥ የሚያመራውን በጣም የተለመደው እና ትንሽ ውስብስብ የሆነውን ጉዳይ አሁን እንመልከት. ማሞቂያው በቋሚ መጠን ከተከሰተ, ከዚያም. በቋሚ የድምጽ መጠን ላይ የተወሰነ የሙቀት አቅም ፍቺ መሠረት, እኛ አለን. ከዚያም

ይህንን አገላለጽ በተወሰነ የሙቀት ክልል ውስጥ በማዋሃድ እናገኛለን

እዚህ ላይ የሙቀቱ አቅም በሙቀት ላይ እንደማይመሰረት እና ከዋናው ምልክት ሊወጣ ይችላል ተብሎ ይገመታል. መለየት አስፈላጊ ነው

በማሞቂያው ሂደት ውስጥ ያለውን ተለዋዋጭነት, እንዲሁም የሙቀት መጠኑን ተመሳሳይነት ላይ ገደቦችን እናስወግዳለን. የስርዓቱን የሙቀት መጠን ማወቅ ያለብን በማሞቅ ሂደት መጀመሪያ እና መጨረሻ ላይ ብቻ ነው. በሌላ አነጋገር የሙቀት ምጣኔ በመጀመሪያዎቹ እና በመጨረሻዎቹ ግዛቶች ውስጥ መኖሩ ብቻ አስፈላጊ ነው-መካከለኛ ግዛቶች ሚና አይጫወቱም።

በቋሚ ግፊት ማሞቂያን ለመተግበር በተለመደው እና በተግባራዊ ሁኔታ በጣም ቀላል በሆነ ሁኔታ ውስጥ እኛ አለን. ከላይ የተጠቀሱትን ምክንያቶች ሁሉ በጥሬው በመድገም, እናገኛለን

2. የማሞቅ ውሃ በ 1 ኤኤም ከ 273 ኪ እስከ 373 ኪ.

3. የውሃ-እንፋሎት ሽግግር በ 1 ኤቲኤም እና 373 ኪ.

ስለዚህ በ 273 ኪው የሙቀት መጠን 1 ሞል የበረዶ ግግር ወደ እንፋሎት በ 373 ኪ.

2. ንጥረ ነገሮች መደበኛ entropy. የንጥረ ነገሮች ውህደት ሁኔታ ሲቀየር የኢንትሮፒ ለውጥ። በኬሚካላዊ ምላሽ ውስጥ መደበኛ entropy ለውጥ ስሌት.
ኤንትሮፒ (ኤስ) የስቴት ቴርሞዳይናሚክስ ተግባር ነው፣ እሱም እንደ ሥርዓት መታወክ (ሥርዓት) መለኪያ ሆኖ ያገለግላል። የኢንትሮፒ (ኢንትሮፒ) ለውጥ በመኖሩ ምክንያት የሚከሰቱ የኢንዶቴርሚክ ሂደቶች የመከሰቱ አጋጣሚ ነው, ምክንያቱም በገለልተኛ ስርዓቶች ውስጥ በድንገት የሚከሰት ሂደት ኢንትሮፒ ΔS> 0 (ሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ) ይጨምራል. ኤል ቦልትማን ኢንትሮፒን የስርዓቱ ሁኔታ (ችግር) ቴርሞዳይናሚክ ፕሮባቢሊቲ በማለት ገልጿል።
የ1 ሞል ንጥረ ነገር ኢንትሮፒ መጠን ከጋዝ ቋሚ R ልኬት ጋር ይዛመዳል እና J∙mol–1∙K–1 ጋር እኩል ነው። የ entropy *) የማይቀለበስ እና ሊቀለበስ በሚችል ሂደቶች ውስጥ ያለው ለውጥ በግንኙነቶች ΔS> Q / T እና ΔS = Q / T ይተላለፋል። Δህሜል/ትሜል ለኬሚካላዊ ምላሽ፣ የኢንትሮፒ ለውጥ ከ enthalpy ለውጥ ጋር ተመሳሳይ ነው።

*) ኢንትሮፒ የሚለው ቃል በ Clausius (1865) በ Q/T ጥምርታ (የተቀነሰ ሙቀት) አስተዋወቀ።

እዚህ ΔS ° ከመደበኛ ሁኔታ ኢንትሮፒ ጋር ይዛመዳል. የቀላል ንጥረ ነገሮች መደበኛ ኢንትሮፒዎች ዜሮ አይደሉም። እንደሌሎች ቴርሞዳይናሚክስ ተግባራት፣ በፍፁም ዜሮ ላይ ያለው ትክክለኛ ክሪስታላይን አካል ኢንትሮፒ ዜሮ (ፕላንክ ፖስትዩሌት) ነው፣ ከ W = 1 ጀምሮ።

በተወሰነ የሙቀት መጠን የአንድ ንጥረ ነገር ወይም የአካል ስርዓት ኢንትሮፒ ፍጹም እሴት ነው።

Entropy የሚወሰነው በ:
- የአንድ ንጥረ ነገር አጠቃላይ ሁኔታ። ኤንትሮፒ ከጠንካራ ወደ ፈሳሽ እና በተለይም ወደ ጋዝ ሁኔታ (ውሃ, በረዶ, እንፋሎት) በሚሸጋገርበት ጊዜ ይጨምራል.
- isotopic ጥንቅር (H2O እና D2O).
- ተመሳሳይ ውህዶች ሞለኪውል ክብደት (CH4, C2H6, n-C4H10).
- ሞለኪውላዊ መዋቅር (n-C4H10, iso-C4H10).
-crystalline structure (allotropy) - አልማዝ, ግራፋይት.

በዚህ (ጠንካራ-ፈሳሽ) የደረጃ ሽግግር ወቅት የኢንትሮፒ ለውጥ በቀላሉ ሊገኝ የሚችለው ሂደቱን ሚዛናዊነት ያለው እንደሆነ ካሰብነው ነው።

ይህ ሙሉ በሙሉ ተቀባይነት ያለው approximation ነው, እኛ ሥርዓት እና ሥርዓት ወደ ሙቀት የሚያቀርብ ዕቃ መካከል ያለው የሙቀት ልዩነት በጣም ትልቅ አይደለም, መቅለጥ ነጥብ ይልቅ እጅግ ያነሰ ነው ብለን ካሰብን. ከዚያም የኢንትሮፒን ቴርሞዳይናሚክስ ትርጉም መጠቀም እንችላለን፡- ከቴርሞዳይናሚክስ እይታ አንጻር ኢንትሮፒ የስርዓቱ ሁኔታ ተግባር ነው፣የዚህም ለውጥ dS በአንደኛ ደረጃ ሚዛናዊ ሂደት ውስጥ ካለው የሙቀት መጠን δQ ሬሾ ጋር እኩል ነው። ስርዓቱ በዚህ ሂደት ውስጥ ወደ ስርዓቱ የሙቀት መጠን ይቀበላል T:

በተወሰነ ደረጃ ሽግግር ውስጥ ያለው የስርዓቱ የሙቀት መጠን አይለወጥም እና ከመቅለጥ ሙቀት ጋር እኩል ስለሆነ, ውህደት በሂደቱ ውስጥ የማይለዋወጥ መጠን ነው, ስለዚህም በእቃው ብዛት m ላይ የተመሰረተ አይደለም. ከዚያም

ከዚህ ፎርሙላ በመቅለጥ ወቅት ኢንትሮፒ (ኤንትሮፒ) ይጨምራል, እና ክሪስታላይዜሽን በሚቀንስበት ጊዜ ይቀንሳል. የዚህ ውጤት አካላዊ ትርጉም በጣም ግልፅ ነው-በጠንካራው ውስጥ ያለው የሞለኪውል ደረጃ ከፈሳሽ በጣም ያነሰ ነው ፣ ምክንያቱም በጠንካራው ውስጥ ፣ እያንዳንዱ ሞለኪውል በክሪስታል ጥልፍልፍ አንጓዎች መካከል ትንሽ ቦታ ብቻ ማግኘት ይችላል። , እና በፈሳሽ ውስጥ, ሞለኪውሎች ሙሉውን የቦታ ክልል ይይዛሉ. ስለዚህ, በእኩል የሙቀት መጠን, የአንድ ጠንካራ አካል ኢንትሮፒ (ኢንትሮፒ) ከፈሳሽ ኢንትሮፒ ያነሰ ነው. ይህ ማለት ጠጣር ከፈሳሽ የበለጠ የታዘዘ እና ብዙም ያልተመሰቃቀለ ስርዓት ነው።
በዚህ (ፈሳሽ-ጋዝ) ሂደት ውስጥ የኢንትሮፒን አተገባበር ሂደቱን እንደ ሚዛናዊነት በመቁጠር በቀላሉ ሊገኝ ይችላል. እና እንደገና, ይህ ሙሉ በሙሉ ተቀባይነት ያለው ግምታዊ ነው, በስርዓቱ እና በሙቀት "አቅራቢው" መካከል ያለው የሙቀት ልዩነት ትንሽ ከሆነ, ማለትም. ከመፍላት ነጥብ በጣም ያነሰ. ከዚያም

ከቀመርው ውስጥ በመተንፈሻ ጊዜ, ኢንትሮፒ (ኢንትሮፒ) ይጨምራል, እና በማቀዝቀዝ ጊዜ ይቀንሳል.
የዚህ ውጤት አካላዊ ትርጉሙ በፈሳሽ እና በጋዝ ውስጥ ባለው ሞለኪውል ክፍል ውስጥ ያለው ልዩነት ነው። ምንም እንኳን በፈሳሽ እና በጋዞች ውስጥ እያንዳንዱ ሞለኪውል በስርዓቱ የተያዘውን አጠቃላይ የቦታ ክልል ማግኘት ቢችልም ፣ ይህ ክልል ራሱ ከጋዝ ይልቅ ለፈሳሽ በጣም ትንሽ ነው። በፈሳሽ ውስጥ በሞለኪውሎች መካከል ያሉት ማራኪ ኃይሎች እርስ በርስ በተወሰነ ርቀት ላይ እንዲቆዩ ያደርጋሉ. ስለዚህ, እያንዳንዱ ሞለኪውል በፈሳሽ በተያዘው የጠፈር ክልል ውስጥ በነፃነት ለመሰደድ እድሉ ቢኖረውም, ከሌሎች ሞለኪውሎች "ጋራ ለመላቀቅ" እድል የለውም: ልክ ከአንድ ሞለኪውል እንደወጣ, ሌላ. ወዲያውኑ ይሳባል. ስለዚህ, የፈሳሹ መጠን እንደ ብዛቱ ይወሰናል እና ከመርከቧ መጠን ጋር በምንም መልኩ አይገናኝም.

የጋዝ ሞለኪውሎች በተለየ መንገድ ይሠራሉ. የበለጠ ነፃነት አላቸው, በመካከላቸው ያለው አማካኝ ርቀት ማራኪ ኃይሎች በጣም ትንሽ ናቸው, እና ሞለኪውሎቹ "እርስ በርሳቸው ያስተውላሉ" በግጭቶች ጊዜ ብቻ ነው. በውጤቱም, ጋዝ ሁልጊዜ የመርከቧን አጠቃላይ መጠን ይይዛል.

ስለዚህ, እኩል የሙቀት መጠን, ጋዝ ሞለኪውሎች መካከል ደረጃ ክልል ፈሳሽ ሞለኪውሎች መካከል ደረጃ ላይ ጉልህ ትልቅ ነው, እና ጋዝ entropy ከፈሳሽ መካከል entropy የበለጠ ነው. ጋዝ, ከፈሳሽ ጋር ሲነጻጸር, በጣም ያነሰ የታዘዘ, የበለጠ ትርምስ ስርዓት ነው.

በኬሚካላዊ ምላሽ ውስጥ የመደበኛ ሞላር ኢንትሮፒይ ለውጥ የሚወሰነው በቀመር ነው፡-

በተጠቀሰው ምሳሌ ውስጥ የ entropy ለውጥ ወደ አሉታዊነት እንደሚቀየር ልብ ሊባል ይገባል። በጥያቄ ውስጥ ባለው ምላሽ እኩልነት መሰረት, አጠቃላይ የጋዝ ምላሾች መጠን 1.5 ሞል ነው, እና አጠቃላይ የጋዝ ምርቶች መጠን 1 ሚሊ ሜትር ብቻ እንደሆነ ካሰብን ይህ ሊጠበቅ ይችላል. ስለዚህ, በምላሹ ምክንያት, አጠቃላይ የጋዞች መጠን ይቀንሳል. በተመሳሳይ ጊዜ, የማቃጠያ ምላሾች exothermic ግብረመልሶች እንደሆኑ እናውቃለን. በውጤቱም, የመከሰታቸው ውጤት የኃይል መሟጠጥ ነው, ይህ ደግሞ የኢንትሮፒን መጨመር እንድንጠብቅ ይመራናል, እና ይቀንሳል. በተጨማሪም የሃይድሮጂን ጋዝ በ 25 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ማቃጠል, በመነሻ አነሳሽነት ምክንያት, ከዚያም በድንገት እና በከፍተኛ ጥንካሬ እንደሚቀጥል ግምት ውስጥ ማስገባት ያስፈልጋል. ነገር ግን በሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በሚፈለገው መሰረት በዚህ ምላሽ ውስጥ የኢንትሮፒ ለውጥ በዚህ ጉዳይ ላይ አዎንታዊ መሆን የለበትም? ተለወጠ - አይሆንም, ወይም ቢያንስ የግድ አይደለም. ሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በድንገተኛ ሂደት ምክንያት የስርዓቱ እና የአከባቢው አጠቃላይ ኤንትሮፒ መጨመር ያስፈልገዋል. ከላይ የተሰላው የኢንትሮፒ ለውጥ በ 25 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ውስጥ በሃይድሮጂን ጋዝ ውስጥ የሚቃጠሉ ሬጀንቶችን እና ምርቶችን ያካተተ የኬሚካላዊ ስርዓትን ብቻ ያሳያል.