Beregn endringen i entropi fra reaksjonsvarme

Entropi eksempelproblem

PM Images / Getty Images

Begrepet 'entropi' refererer til uorden eller kaos i et system. Jo større entropi, jo større lidelse. Entropi finnes i fysikk og kjemi, men kan også sies å eksistere i menneskelige organisasjoner eller situasjoner. Generelt har systemer en tendens til større entropi; faktisk ifølge termodynamikkens andre lov , kan entropien til et isolert system aldri spontant avta. Dette eksempelproblemet viser hvordan man beregner endringen i entropien til et systems omgivelser etter en kjemisk reaksjon ved konstant temperatur og trykk.

Hva betyr endring i entropi

Først, legg merke til at du aldri beregner entropi, S, men heller endring i entropi, ΔS. Dette er et mål på lidelsen eller tilfeldigheten i et system. Når ΔS er positiv betyr det at omgivelsene økte entropi. Reaksjonen var eksoterm eller eksergonisk (forutsatt at energi kan frigjøres i former foruten varme). Når varme frigjøres, øker energien bevegelsen til atomer og molekyler, noe som fører til økt uorden.

Når ΔS er negativ betyr det at entropien til omgivelsene ble redusert eller at omgivelsene fikk orden. En negativ endring i entropi trekker varme (endotermisk) eller energi (endergonisk) fra omgivelsene, noe som reduserer tilfeldigheten eller kaoset.

Et viktig poeng å huske på er at verdiene for ΔS er for omgivelsene ! Det er et spørsmål om synspunkt. Hvis du endrer flytende vann til vanndamp, øker entropien for vannet, selv om den avtar for omgivelsene. Det er enda mer forvirrende hvis du vurderer en forbrenningsreaksjon. På den ene siden ser det ut til at det å bryte et drivstoff i komponentene vil øke uorden, men reaksjonen inkluderer også oksygen, som danner andre molekyler.

Eksempel på entropi

Regn ut entropien til omgivelsene for følgende to reaksjoner .
a.) C_toH₈(g) + 5 O_to(g) → 3CO_to(g) + 4H_toO(g)
AH = -2045 kJ
b.) H_toO(l) → H_toO(g)
ΔH = +44 kJ
Løsning
Forandringen i omgivelsenes entropi etter en kjemisk reaksjon ved konstant trykk og temperatur kan uttrykkes med formelen
S_surr= -ΔH/T
hvor
S_surrer endringen i omgivelsenes entropi
-ΔH er reaksjonsvarmen
T = Absolutt temperatur i Kelvin
Reaksjon a
S_surr= -ΔH/T
S_surr= -(-2045 kJ)/(25 + 273)
**Husk å konvertere °C til K**
S_surr= 2045 kJ/298 K
S_surr= 6,86 kJ/K eller 6860 J/K
Legg merke til økningen i den omkringliggende entropien siden reaksjonen var eksoterm. En eksoterm reaksjon er indikert med en positiv ΔS-verdi. Dette betyr at varme ble frigjort til omgivelsene eller at miljøet fikk energi. Denne reaksjonen er et eksempel på en forbrenningsreaksjon . Hvis du kjenner igjen denne reaksjonstypen, bør du alltid forvente en eksoterm reaksjon og positiv endring i entropien.
Reaksjon b
S_surr= -ΔH/T
S_surr= -(+44 kJ)/298 K
S_surr= -0,15 kJ/K eller -150 J/K
Denne reaksjonen trengte energi fra omgivelsene for å fortsette og reduserte entropien til omgivelsene.En negativ ΔS-verdi indikerer at det oppstod en endoterm reaksjon, som absorberte varme fra omgivelsene.
Svar:
Forandringen i entropi av omgivelsene til reaksjon 1 og 2 var henholdsvis 6860 J/K og -150 J/K.