Izraz "entropija" se nanaša na motnjo ali kaos v sistemu. Večja kot je entropija, večja je motnja. Entropija obstaja v fiziki in kemiji, vendar lahko rečemo, da obstaja tudi v človeških organizacijah ali situacijah. Na splošno so sistemi težnji k večji entropiji; v resnici po navedbah drugi zakon termodinamike, entropija izoliranega sistema se nikoli ne more spontano zmanjšati. Ta primer prikazuje, kako izračunati spremembo entropije okolice sistema po kemijski reakciji pri konstantni temperaturi in tlaku.
Kaj se spremeni v entropiji
Najprej opazite, da nikoli ne izračunate entropije, S, temveč spremenite entropijo, ΔS. To je merilo motnje ali naključnosti v sistemu. Kadar je ΔS pozitiven, pomeni okolica povečano entropijo. Reakcija je bila eksotermična ali eksergonična (ob predpostavki, da se lahko energija poleg toplote sprosti tudi v oblikah). Ko se sprošča toplota, energija poveča gibanje atomov in molekul, kar vodi do večje motnje.
Kadar je ΔS negativen, je entropija okolice zmanjšana ali da je okolica pridobila red. Negativna sprememba entropije črpa toploto (endotermično) ali energijo (endergonično) iz okolice, kar zmanjšuje naključnost ali kaos.
Pomembna točka, ki jo morate upoštevati, je, da so vrednosti za ΔS za okolica! To je stvar zornega kota. Če spremenite tekočo vodo v vodno paro, se entropija za vodo poveča, čeprav se za okolico zmanjša. Še bolj zmedeno je, če upoštevate reakcijo zgorevanja. Po eni strani se zdi, da bi razbijanje goriva na njegove sestavne dele povečalo motnjo, vendar reakcija vključuje tudi kisik, ki tvori druge molekule.
Primer entropije
Izračunajte entropijo okolice za naslednje dve reakciji.
a.) C2H8(g) + 5 02(g) → 3 CO2(g) + 4H2O (g)
ΔH = -2045 kJ
b.) H2O (l) → H2O (g)
ΔH = +44 kJ
Rešitev
Sprememba entropije okolice po kemični reakciji pri konstantnem tlaku in temperaturi lahko izrazimo s formulo
ΔSsurr = -ΔH / T
kje
ΔSsurr je sprememba entropije okolice
-ΔH je reakcijska toplota
T = Absolutna temperatura v Kelvinu
Reakcija a
ΔSsurr = -ΔH / T
ΔSsurr = - (- 2045 kJ) / (25 + 273)
** Ne pozabite pretvoriti ° C v K **
ΔSsurr = 2045 kJ / 298 K
ΔSsurr = 6,86 kJ / K ali 6860 J / K
Upoštevajte povečanje okoliške entropije, saj je bila reakcija eksotermična. Eksotermična reakcija se kaže s pozitivno vrednostjo ΔS. To pomeni, da se je v okolico sproščala toplota ali da je okolje pridobivalo energijo. Ta reakcija je primer a reakcija zgorevanja. Če prepoznate to vrsto reakcije, morate vedno pričakovati eksotermično reakcijo in pozitivno spremembo entropije.
Reakcija b
ΔSsurr = -ΔH / T
ΔSsurr = - (+ 44 kJ) / 298 K
ΔSsurr = -0,15 kJ / K ali -150 J / K
Ta reakcija je potrebovala energijo iz okolice, da je nadaljevala in zmanjšala entropijo okolice. Negativna vrednost ΔS kaže na nastanek endotermične reakcije, ki je absorbirala toploto iz okolice.
Odgovor:
Sprememba entropije okolice reakcije 1 in 2 je bila 6860 J / K oziroma -150 J / K.