Процессы с изменением энтропии.

Увеличение S Увеличенный беспорядок; процессы расширения газов; фазовые переходы: - Т Ж - Ж Г Растворение кристаллов. Система переходит в менее упорядоченное состояние

Уменьшение S уменьшенный беспорядок; процессы сжатия газов; фразовые переходы: - Г    Ж (конденсация); - Г  Т (сублимация); Система переходит в более упорядоченное состояние

Наименьшими значениями S обладают твердые кристаллические вещества.

В отличие от других термодинамических функций можно рассчитать не только изменение энтропии в ходе какого-либо процесса, но и ее абсолютную величину. Поэтому в справочниках приводится абсолютная величина энтропии S°₂₉₈.

Стандартной энтропией вещества S °₂₉₈ называется изменение энтропии при переходе вещества от состояния при температуре абсолютного нуля (0 К) к состоянию при Т = 298 К.

Для любых веществ S⁰₂₉₈ = 0. Поэтому перед значком стандартной S не ставят значок Δ:

но

К энтропии, как функции состояния, применимо следствие из закона Гесса:

 

Δ S _х.р = ⅀ υ       

Рассмотрим график изменения S при фазовых переходах.

S                                                               

                                                                                         

                                                                

200                                                                                                                                                                                             

 100 Кр     ж                     газ                   

        500       2000 Г

 

При фазовых переходах наблюдаем резкое изменение Т. При ↑Т происходит ↑ S из-за ↑ сил колебания атомов.

При достижении Т = Т_{плавления} происходит увеличение S на ΔS_{плавления}, так как резко увеличивается хаотичность системы.

Любая термодинамическая система для повышения устойчивости стремится к минимуму энергии и максимуму энтропии т.е. наиболее благоприятствуют самопроизвольному протеканию процесса такие значения термодинамических функций:  < 0, Δ S > 0.

Задача.  Выскажите предположение о характере изменения S в следующих реакциях:

а)2Н_2(г) + О_2(г) → 2Н₂О_(г)

б)2 KClO _3(т) → 2 KCl _(т) + 3О_2(г)

Решение:

а)S уменьшится, так как число молей газа в ходе реакции уменьшается

б)S увеличивается, так как в ходе реакции появляется газовое вещество

 

На основании первого закона термодинамики нельзя сделать каких-либо выводов о направлении процесса и о состоянии равновесия. Для выяснения этих вопросов используется второй закон термодинамики.

Было предложено несколько формулировок второго закона.

Постулат Клаузиуса (1850): Теплота не может сама собой переходить от холодного тела к горячему, то есть невозможен процесс, единственным результатом которого был бы переход теплоты от тела с более низкой температурой к телу с более высокой температурой.

Постулат Томсона (1854): теплота наиболее холодного из участвующих в процессе тел не может служить источником работы.