反応熱からエントロピーの変化を計算する

エントロピーの例題

PM画像/ゲッティイメージズ

「エントロピー」という用語は、システム内の無秩序またはカオスを指します。エントロピーが大きいほど、乱れは大きくなります。 エントロピ 物理や化学に存在しますが、人間の組織や状況にも存在すると言えます。一般に、システムはエントロピーが大きくなる傾向があります。実際、 熱力学第二法則 、孤立したシステムのエントロピーは自然に減少することはありません。この問題例は、一定の温度と圧力での化学反応に続くシステムの周囲のエントロピーの変化を計算する方法を示しています。

エントロピーの変化が意味するもの

まず、エントロピー S を計算するのではなく、エントロピーの変化 ΔS を計算することに注意してください。これは、システム内の無秩序またはランダム性の尺度です。 ΔS が正の場合、周囲のエントロピーが増加したことを意味します。反応は発熱反応または発エルゴン反応でした (熱以外の形でエネルギーを放出できると仮定)。熱が放出されると、エネルギーが原子や分子の動きを増加させ、乱れを増加させます。

ΔS が負の場合、周囲のエントロピーが減少したか、周囲が秩序を得たことを意味します。エントロピーの負の変化は、周囲から熱 (吸熱) またはエネルギー (吸熱) を引き出し、ランダム性またはカオスを減少させます。

心に留めておくべき重要な点は、ΔS の値は 周囲 !それは視点の問題です。液体の水を水蒸気に変えると、周囲のエントロピーは減少しますが、水のエントロピーは増加します。燃焼反応を考えるとさらにややこしいです。一方では、燃料をその成分に分解すると無秩序が増加するように見えますが、反応には酸素も含まれ、他の分子を形成します.

エントロピーの例

次の周囲のエントロピーを計算します 2つの反応 .
交流₂ひ₈(g) + 5 〇₂(g) → 3CO₂(ト) + 4H₂O(g)
ΔH = -2045kJ
b.) H₂O(l) → H₂O(g)
ΔH = +44kJ
解決
周囲のエントロピーの変化 化学反応の後 一定の圧力と温度では、次の式で表すことができます
S_バズ= -ΔH/T
どこ
S_バズ周囲のエントロピーの変化です
-ΔH は反応熱
T = 絶対温度 ケルビンで
反応a
S_バズ= -ΔH/T
S_バズ= -(-2045kJ)/(25 + 273)
**°C を K に変換することを忘れないでください**
S_バズ= 2045kJ/298K
S_バズ= 6.86 kJ/K または 6860 J/K
反応が発熱的であったため、周囲のエントロピーが増加していることに注意してください。発熱反応は、正の ΔS 値によって示されます。これは、周囲に熱が放出されたか、環境がエネルギーを得たことを意味します。この反応は、 燃焼反応 .この反応タイプを認識している場合は、発熱反応とエントロピーの正の変化を常に期待する必要があります。
反応b
S_バズ= -ΔH/T
S_バズ= -(+44 kJ)/298 K
S_バズ= -0.15 kJ/K または -150 J/K
この反応は進行するために周囲からのエネルギーを必要とし、周囲のエントロピーを減少させました。負の ΔS 値は、吸熱反応が発生し、周囲から熱を吸収したことを示します。
答え：
反応 1 と 2 の周囲のエントロピーの変化は、それぞれ 6860 J/K と -150 J/K でした。