Entropia și entalpia sunt două proprietăți importante ale unui sistem termodinamic. Deși sunt diferite una de cealaltă, ele sunt legate între ele. Această postare oferă o comparație între cele două și, de asemenea, vă spune care este relația dintre ele, cu ajutorul unor exemple.
Relația dintre entalpia și entropia unui sistem închis
T. ∆S = ∆H
Aici, T este temperatura absolută, ∆H este variația de entalpie, iar ∆S este variația de entropie. Conform acestei ecuații, o creștere a entalpiei unui sistem determină o creștere a entropiei acestuia.
Vrei să scrii pentru noi? Ei bine, căutăm scriitori buni care vor să răspândească vestea. Luați legătura cu noi și vom discuta…
Să lucrăm împreună!
În chimie, termodinamica se referă la domeniul care se ocupă cu căldura și energia unui sistem și cu studiul schimbării energiei unui sistem. Entalpia și entropia sunt proprietăți termodinamice.
Entalpie vs. Entropie
Entalpia, notată cu simbolul „H”, se referă la măsura conținutului total de căldură într-un sistem termodinamic sub presiune constantă. Entalpia se calculează în termeni de variație, adică ∆H = ∆E + P∆V(unde E este energia internă). Unitatea SI de entalpie este joul (J).
Entropia, notată cu simbolul „S”, se referă la măsura nivelului de dezordine dintr-un sistem termodinamic. Ea se măsoară în jouli pe kelvin (J/K). Entropia se calculează în termeni de schimbare, adică, ∆S = ∆Q/T (unde Q este conținutul de căldură și T este temperatura).
Să analizăm mai în detaliu aceste două proprietăți termodinamice.
Ce este entalpia?
Poate fi definită ca fiind energia totală a unui sistem termodinamic care include energia internă. Mai mult, pentru un sistem omogen, este suma dintre energia internă E a unui sistem și produsul dintre presiunea (P) și volumul (V) sistemului.
H = E + PV, unde PV se referă la lucrul mecanic efectuat asupra sau de către sistem.
Entalpia nu poate fi măsurată direct. Astfel, se ia în considerare o modificare a entalpiei care poate fi măsurată. Ea este dată de,
∆H = ∆E + P∆V
Vreți să scrieți pentru noi? Ei bine, căutăm scriitori buni care vor să răspândească vestea. Luați legătura cu noi și vom discuta…
Să lucrăm împreună!
Astfel, variația de entalpie este suma dintre variația de energie internă și lucrul efectuat.
Entalpia este o funcție de stare și depinde de schimbările dintre starea inițială și cea finală, adică reactanți și produși în cazul unei reacții chimice. Astfel, variația entalpiei este importantă.
Există două tipuri de reacții chimice; și anume, exoterme și endoterme.
Reacțiile exotermice sunt cele în care are loc o degajare de căldură. În acest caz, energia este cedată în mediul înconjurător. Energia necesară pentru ca reacția să aibă loc este mai mică decât energia totală eliberată. În plus, entalpia produșilor este mai mică decât entalpia reactanților. Astfel, variația de entalpie sau ∆H este negativă sau are o valoare negativă.
Reacțiile endotermice sunt cele în care are loc o absorbție de căldură. În acest caz, energia este absorbită din mediul înconjurător sub formă de căldură. Aici, entalpia produșilor este mai mare decât entalpia reactanților. Astfel, variația de entalpie sau „∆H” este pozitivă sau are o valoare pozitivă.
Din acest motiv, entalpia unei reacții poate fi calculată după cum urmează:
∆H = ∑ nHproduse -∑ mHreactivi, unde n și m sunt coeficienții produșilor și reactanților.
Apropoi, conform ecuației menționate mai sus, entalpia unei reacții este suma entalpiei produșilor scăzută din suma entalpiei reactanților.
Ce este entropia?
Inventată de Rudolf Clausius, este o proprietate termodinamică și poate fi definită ca o măsură a numărului de moduri specifice în care poate fi aranjat un sistem termodinamic. Ea poate fi menționată ca o măsură a haosului sau a dezordinii într-un sistem închis. Se spune că este căldura sau energia termică care nu mai este disponibilă pentru a efectua muncă de către sistem, fiind astfel, caracteristică aleatoriei particulelor.
Conform celei de-a doua legi a termodinamicii, există întotdeauna o creștere a entropiei unui sistem izolat.
„∆S” sau modificarea entropiei a fost reprezentată inițial prin,
∆S = ∫ dQrev/T, unde T este temperatura absolută și dQ este transferul de căldură în sistem.
Această ecuație este pentru un proces reversibil termodinamic. Mai mult, ea poate fi numită și definiția macroscopică a entropiei.
Mai târziu, entropia a fost descrisă de Ludwig Boltzmann pe baza comportamentului statistic al componentelor microscopice ale sistemului. Conform acestuia, entropia este o măsură a numărului de configurații microscopice posibile ale atomilor și moleculelor (în mod individual) în concordanță cu starea macroscopică a sistemului.
S = KB ln W unde,
S este entropia unui gaz ideal, KB este constanta lui Boltzmann, iar W este numărul de microstatate corespunzătoare unei anumite macrostate.
Solidele au o entropie scăzută datorită structurii lor mai regulate în comparație cu lichidele. Lichidele au o entropie intermediară, deoarece sunt mai ordonate decât gazele, dar mai puțin ordonate decât solidele. Se știe că gazele au cea mai mare entropie deoarece au cea mai mare dezordine.
Exemplu
Atât entalpia cât și entropia pot fi explicate cu un exemplu, cum ar fi topirea gheții. Acest proces de schimbare de fază poate fi dat după cum urmează:
H2O(s) –> H2O(l)
În acest sistem termodinamic, căldura este absorbită de gheață, ceea ce face ca ∆H să fie pozitiv. Acum, datorită schimbării de fază care este implicată, adică transformarea solidului în lichid, nivelul de dezordine din sistem crește, făcând astfel ca ∆S să fie pozitiv.
Considerând din nou ecuația de relație menționată mai sus, aceasta subliniază faptul că cele două proprietăți termodinamice sunt direct proporționale una cu cealaltă. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că variația de entropie a unui sistem închis nu poate fi niciodată negativă.
.