Begrepet "entropi" refererer til forstyrrelse eller kaos i et system. Jo større entropi, desto større er lidelsen. Entropy finnes i fysikk og kjemi, men kan også sies å eksistere i menneskelige organisasjoner eller situasjoner. Generelt har system en tendens til større entropi; faktisk ifølge andre lov om termodynamikk, entropien til et isolert system kan aldri spontant avta. Dette eksempelproblemet demonstrerer hvordan man beregner endringen i entropi til et systems omgivelser etter en kjemisk reaksjon ved konstant temperatur og trykk.
Hvilken endring i entropi betyr
Legg først merke til at du aldri beregner entropi, S, men heller endrer i entropi, ΔS. Dette er et mål på forstyrrelsen eller tilfeldigheten i et system. Når ΔS er positiv betyr det omgivelsene økt 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 forstyrrelse.
Når ΔS er negativ, betyr det at entropien av omgivelsene ble redusert eller at omgivelsene fikk orden. En negativ forandring i entropi henter varme (endotermisk) eller energi (endergonic) 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 bytter flytende vann til vanndamp, øker entropien for vannet, selv om det avtar for omgivelsene. Det er enda mer forvirrende hvis du vurderer en forbrenningsreaksjon. På den ene siden virker det som å bryte et drivstoff i komponentene vil øke uorden, men reaksjonen inkluderer også oksygen, som danner andre molekyler.
Entropy-eksempel
Beregn entropien til omgivelsene for følgende to reaksjoner.
a.) C2H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4H2O (g)
ΔH = -2045 kJ
b.) H2O (l) → H2O (g)
ΔH = +44 kJ
Løsning
Endringen i omgivelsene etter en kjemisk reaksjon ved konstant trykk og temperatur kan uttrykkes med formelen
D sSURR = -ΔH / T
hvor
D sSURR er endringen i omgivelsene
-ΔH er reaksjonsvarmen
T = Absolutt temperatur i Kelvin
Reaksjon a
D sSURR = -ΔH / T
D sSURR = - (- 2045 kJ) / (25 + 273)
** Husk å konvertere ° C til K **
D sSURR = 2045 kJ / 298 K
D sSURR = 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 a forbrenningsreaksjon. Hvis du kjenner igjen denne reaksjonstypen, bør du alltid forvente en eksoterm reaksjon og positiv forandring i entropi.
Reaksjon b
D sSURR = -ΔH / T
D sSURR = - (+ 44 kJ) / 298 K
D sSURR = -0,15 kJ / K eller -150 J / K
Denne reaksjonen trengte energi fra omgivelsene for å fortsette og reduserte omgivelsene. En negativ ΔS-verdi indikerer at det oppsto en endoterm reaksjon som absorberte varme fra omgivelsene.
Svar:
Endringen i entropi av omgivelsene i reaksjon 1 og 2 var henholdsvis 6860 J / K og -150 J / K.