Л Е К Ц И Я № 2

Л Е К Ц И Я № 2

План

1. Понятие об энтропии.

2. Второе начало термодинамики.

3. Изобарно-изотермический потенциал или энергия Гиббса.

4. Связь между энергией Гиббса и константой равновесия.

В термодинамике важная характеристика процесса – энтропия – S – . Предположим, в коробке находятся черные и красные шары (в порядке). Коробку наклонить, шары покатятся по стенкам, но сами шары не придут в первоначальное положение, для этого надо совершить работу в беспорядок или разобрать вещи в квартире.

Понятие энтропии ввел немецкий физик Клаузиус.

Энтропия представляет собой функцию состояния, изменение которой DS равно теплоте Q, подведенной к системе в обратимом изотермическом процессе, деленной на абсолютную температуру (Т), при которой осуществляется этот процесс.

DS = Q/Т

Из формулы следует, что размерность энтропии в единицах Cu Дж/К. Примером обратимого изотермического процесса может служить медленное таяние льда в термосе с водой при 273 ^оК. Установлено, что для плавления 1 моль льда (18 г) необходимо подвести 6000 Джоуль теплоты. При этом энтропия системы вода – лед возрастает.

DS = 6000/273 » 22 Дж/К

Аналогичным образом можно рассчитать изменение энтропии при любых изотермических физических и химических процессах, если известна теплота, подведенная к системе или отведенная (калориметрический метод).

Таким образом, изменение энтропии так же, как и двух других функций состояния системы – внутренней энергии и энтальпии представляет собой экспериментально определяемую величину.

Физический смысл энтропии, как и внутренней энергии, выявляется при рассмотрении с молекулярно-кинетической точки зрения процессов, протекающих в изолированных системах.

Изолированные системы не обмениваются с внешней средой ни веществом, ни энергией. Конечно, реально таких систем в природе не существует (термос с пробкой). Термос с двумя слоями жидкостей (нижний слой – сироп, верхний – газированная вода). Через некоторое время граница исчезнет, и будет однородный раствор. В результате теплового движения – диффузии компонентов идет равномерное перемещение. Так как система изолированная, обмен энергии не происходит и не совершается работа. Поэтому внутренняя энергия и энтальпия не меняются, но в то же время, очевидно, что изменилось состояние системы. Это изменение – самопроизвольный процесс из двухслойного состояния S₁ в состояние однослойное (однородного) S₂ и характеризуется увеличением энтропии.

DS = S₂ – S₁

Любой самопроизвольный процесс может протекать в изолированной системе лишь в том случае, когда он характеризуется увеличением энтропии, в равновесии энтропия системы постоянна.

12 3 4 Следующая ⇒