Udtrykket "entropi" refererer til forstyrrelse eller kaos i et system. Jo større entropi, desto større er lidelsen. Entropy findes i fysik og kemi, men kan også siges at eksistere i menneskelige organisationer eller situationer. Generelt har systemer en tendens til større entropi; faktisk ifølge anden lov om termodynamik, entropien af et isoleret system kan aldrig spontant falde. Dette eksempelproblem viser, hvordan man beregner ændringen i entropi i et systems omgivelser efter en kemisk reaktion ved konstant temperatur og tryk.
Hvilken ændring i entropi betyder
Bemærk først, at du aldrig beregner entropi, S, men snarere ændrer i entropi, ΔS. Dette er et mål for forstyrrelsen eller tilfældigheden i et system. Når ΔS er positiv, betyder det omgivelserne øget entropi. Reaktionen var eksoterm eller eksergonisk (forudsat at energi kan frigives i former udover varme). Når der frigives varme, øger energien bevægelsen af atomer og molekyler, hvilket fører til øget forstyrrelse.
Når ΔS er negativ betyder det, at entropien af omgivelserne blev reduceret, eller at omgivelserne fik orden. En negativ ændring i entropi trækker varme (endotermisk) eller energi (endergonic) fra omgivelserne, hvilket reducerer tilfældigheden eller kaoset.
Et vigtigt punkt at huske på er, at værdierne for ΔS er for omgivelserne! Det er et spørgsmål om synspunkt. Hvis du ændrer flydende vand til vanddamp, øges entropien for vandet, selvom det aftager for omgivelserne. Det er endnu mere forvirrende, hvis du overvejer en forbrændingsreaktion. På den ene side ser det ud til at brud på et brændstof i dets komponenter ville øge forstyrrelse, men reaktionen inkluderer også ilt, der danner andre molekyler.
Entropy-eksempel
Beregn entropien af omgivelserne for følgende to reaktioner.
a.) C2H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4H2O (g)
ΔH = -2045 kJ
b.) H2O (l) → H2O (g)
ΔH = +44 kJ
Løsning
Ændring i entropi af omgivelserne efter en kemisk reaktion ved konstant tryk og temperatur kan udtrykkes ved formlen
ASsurr = -ΔH / T
hvor
ASsurr er ændringen i entropien af omgivelserne
-ΔH er reaktionsvarme
T = Absolut temperatur i Kelvin
Reaktion a
ASsurr = -ΔH / T
ASsurr = - (- 2045 kJ) / (25 + 273)
** Husk at konvertere ° C til K **
ASsurr = 2045 kJ / 298 K
ASsurr = 6,86 kJ / K eller 6860 J / K
Bemærk stigningen i den omgivende entropi, da reaktionen var eksoterm. En eksoterm reaktion er indikeret med en positiv ΔS-værdi. Dette betyder, at der blev frigivet varme til omgivelserne, eller at miljøet fik energi. Denne reaktion er et eksempel på en forbrændingsreaktion. Hvis du genkender denne reaktionstype, skal du altid forvente en eksoterm reaktion og positiv ændring i entropi.
Reaktion b
ASsurr = -ΔH / T
ASsurr = - (+ 44 kJ) / 298 K
ASsurr = -0,15 kJ / K eller -150 J / K
Denne reaktion havde brug for energi fra omgivelserne for at fortsætte og reducerede omgivelsens entropi. En negativ ΔS-værdi indikerer, at der opstod en endoterm reaktion, der absorberede varme fra omgivelserne.
Svar:
Ændringen i entropi af omgivelserne i reaktion 1 og 2 var henholdsvis 6860 J / K og -150 J / K.