16.2: Entropy

Malengo ya kujifunza

• Eleza entropy
• Eleza uhusiano kati ya entropy na idadi ya microstates
• Kutabiri ishara ya mabadiliko ya entropy kwa michakato ya kemikali na kimwili

Katika 1824, akiwa na umri wa miaka 28, Nicolas Léonard Sadi Carnot (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)) alichapisha matokeo ya utafiti wa kina kuhusu ufanisi wa inji za joto za mvuke. Katika mapitio ya baadaye ya matokeo ya Carnot, Rudolf Clausius alianzisha mali mpya ya thermodynamic inayohusiana na mtiririko wa joto unaoongozana na mchakato wa joto ambalo mchakato unafanyika. Mali hii mpya ilielezwa kama uwiano wa joto la kubadilishwa (q _rev) na joto la kelvin (T). Neno mchakato wa kurekebishwa linamaanisha mchakato unaofanyika kwa kiwango cha polepole kiasi kwamba daima huwa katika usawa na mwelekeo wake unaweza kubadilishwa (unaweza “kuachwa”) na mabadiliko madogo madogo ni hali fulani. Kumbuka kwamba wazo la mchakato wa kurekebishwa ni utaratibu unaohitajika kusaidia maendeleo ya dhana mbalimbali za thermodynamic; hakuna michakato halisi inayoweza kubadilishwa kweli, badala yake huwekwa kama haiwezi kurekebishwa.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): (a) utafiti Nicholas Léonard Sadi Carnot katika mashine mvuke powered na (b) baadaye Rudolf Clausius utafiti wa matokeo hayo ulisababisha uvumbuzi groundbreaking kuhusu michakato hiari joto kati yake.

Sawa na mali nyingine za thermodynamic, kiasi hiki kipya ni kazi ya serikali, na hivyo mabadiliko yake inategemea tu juu ya majimbo ya awali na ya mwisho ya mfumo. Mnamo mwaka wa 1865, Clausius aliita jina hili entropy (S) na kuelezea mabadiliko yake kwa mchakato wowote kama yafuatayo:

\[ΔS=\dfrac{q_\ce{rev}}{T} \label{Eq1} \]

Mabadiliko ya entropy kwa mchakato halisi, usioweza kurekebishwa ni sawa na ile kwa mchakato wa kubadilishwa wa kinadharia unaohusisha majimbo sawa ya awali na ya mwisho.

Entropy na Microstates

Kufuatia kazi ya Carnot na Clausius, Ludwig Boltzmann alianzisha mfano wa takwimu za molekuli ambao ulihusisha entropy ya mfumo kwa idadi ya microstates iwezekanavyo kwa mfumo. Microstate (\(\Omega\))ni usanidi maalum wa maeneo na nguvu za atomi au molekuli zinazounda mfumo kama ifuatavyo:

\[S=k \ln \Omega \label{Eq2} \]

Hapa k ni mara kwa mara ya Boltzmann na ina thamani ya\(1.38 \times 10^{−23}\, J/K\).

Kama kwa kazi nyingine za serikali, mabadiliko katika entropy kwa mchakato ni tofauti kati ya maadili yake ya mwisho (S _f) na ya awali (S _i):

\[\begin{align} ΔS &=S_\ce{f}−S_\ce{i} \nonumber \\[4pt] &=k \ln \Omega_\ce{f} − k \ln \Omega_\ce{i} \nonumber \\[4pt] &=k \ln\dfrac{\Omega_\ce{f}}{\Omega_\ce{i}} \label{Eq2a} \end{align} \]

Kwa michakato inayohusisha ongezeko la idadi ya microstates ya mfumo\(\Omega_f > \Omega_i\), entropy ya mfumo huongezeka,\(ΔS > 0\). Kinyume chake, taratibu zinazopunguza idadi ya microstates katika mfumo\(\Omega_f < \Omega_i\), hutoa kupungua kwa entropy ya mfumo,\(ΔS < 0\). Hii tafsiri molekuli wadogo ya entropy hutoa kiungo kwa uwezekano kwamba mchakato kutokea kama mfano katika aya ya.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Microstates kumi na sita zinazohusiana na kuweka chembe nne katika masanduku mawili zinaonyeshwa. Microstates hukusanywa katika mgawanyo tano - (a), (b), (c), (d), na (e) - kulingana na idadi ya chembe katika kila sanduku.

Safu tano za michoro zinazoonekana kama dhumna zinaonyeshwa na kinachoitwa a, b, c, d, na e. mstari a ina “domino” moja ambayo ina dots nne upande wa kushoto, nyekundu, kijani, bluu na njano katika muundo clockwise kutoka juu kushoto, na hakuna dots upande wa kulia. Row b ina “dominos” nne, kila mmoja na dots tatu upande wa kushoto na nukta moja upande wa kulia. Ya kwanza inaonyesha “domino” yenye kijani, njano na bluu upande wa kushoto na nyekundu upande wa kulia. “Domino” ya pili ina njano, bluu na nyekundu upande wa kushoto na kijani upande wa kulia. “Domino” ya tatu ina nyekundu, kijani na njano upande wa kushoto na bluu upande wa kulia ilhali ya nne ina nyekundu, kijani na bluu upande wa kushoto na njano upande wa kulia. Row c ina “dominos” sita, kila mmoja na dots mbili upande wowote. Ya kwanza ina nyekundu na kijani upande wa kushoto na bluu na njano upande wa kulia. Ya pili ina nyekundu na buluu upande wa kushoto na kijani na njano upande wa kulia ilhali ya tatu ina njano na nyekundu upande wa kushoto na kijani na buluu upande wa kulia. Ya nne ina kijani na bluu upande wa kushoto na nyekundu na njano upande wa kulia. Ya tano ina kijani na njano upande wa kushoto na nyekundu na bluu upande wa kulia. Ya sita ina buluu na njano upande wa kushoto na kijani na nyekundu upande wa kulia. Row d ina nne “dominos,” kila mmoja na nukta moja upande wa kushoto na tatu upande wa kulia. “Domino” ya kwanza ina nyekundu upande wa kushoto na bluu, kijani na njano upande wa kulia. Ya pili ina kijani upande wa kushoto na nyekundu, njano na bluu upande wa kulia. Ya tatu ina bluu upande wa kushoto na nyekundu, kijani na njano upande wa kulia. Ya nne ina njano upande wa kushoto na nyekundu, kijani na bluu upande wa kulia. Row e ina 1 “domino” isiyo na dots upande wa kushoto na dots nne upande wa kulia ambazo ni nyekundu, kijani, bluu na njano.

Fikiria kesi ya jumla ya mfumo zikiwemo N chembe kusambazwa kati ya masanduku n. Idadi ya microstates iwezekanavyo kwa mfumo kama huo ni n ^N. Kwa mfano, kusambaza chembe nne kati ya masanduku mawili itasababisha 2 ⁴ = 16 microstates tofauti kama ilivyoonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{2}\). Microstates zilizo na mipangilio sawa ya chembe (bila kuzingatia utambulisho wa chembe ya mtu binafsi) huunganishwa pamoja na huitwa mgawanyo (wakati mwingine huitwa macrostates au usanidi). Uwezekano kwamba mfumo utakuwapo na vipengele vyake katika usambazaji uliotolewa ni sawia na idadi ya microstates ndani ya usambazaji. Kwa kuwa entropy huongezeka kwa logarithmically na idadi ya microstates, usambazaji unaowezekana zaidi kwa hiyo ni moja ya entropy kubwa zaidi.

Kwa mfumo huu, usanidi unaowezekana zaidi ni mojawapo ya microstates sita zinazohusiana na usambazaji (c) ambapo chembe zinashirikiwa sawasawa kati ya masanduku, yaani, usanidi wa chembe mbili katika kila sanduku. Uwezekano wa kupata mfumo katika usanidi huu ni

 

\[\dfrac{6}{16} = \dfrac{3}{8} \nonumber \]

Configuration angalau uwezekano wa mfumo ni moja ambayo chembe zote nne ziko katika sanduku moja, sambamba na mgawanyo (a) na (e), kila mmoja ana uwezekano wa

\[\dfrac{1}{16} \nonumber \]

Uwezekano wa kupata chembe zote katika sanduku moja tu (ama sanduku la kushoto au sanduku la kulia) ni basi

\[\left(\dfrac{1}{16}+\dfrac{1}{16}\right)=\dfrac{2}{16} = \dfrac{1}{8} \nonumber \]

 

Unapoongeza chembe zaidi kwenye mfumo, idadi ya microstates iwezekanavyo huongezeka kwa kiasi kikubwa (2 ^N). Mfumo wa macroscopic (ukubwa wa maabara) ungekuwa na kawaida hujumuisha moles ya chembe (N ~ 10 ²³), na idadi inayofanana ya microstates itakuwa kubwa sana. Bila kujali idadi ya chembe katika mfumo, hata hivyo, mgawanyo ambao idadi sawa ya chembe hupatikana katika kila sanduku daima ni maandalizi ya uwezekano.

Usambazaji unaowezekana zaidi kwa hiyo ni moja ya entropy kubwa zaidi.

Maelezo ya awali ya gesi bora kupanua ndani ya utupu ni mfano wa macroscopic wa mfano huu wa chembe-katika-sanduku. Kwa mfumo huu, usambazaji unaowezekana zaidi unathibitishwa kuwa moja ambayo suala hilo linaenea kwa usawa au kusambazwa kati ya flasks mbili. Mchakato wa hiari ambapo gesi iliyo na awali katika chupa moja huongezeka ili kujaza flasks zote sawa kwa hiyo hutoa ongezeko la entropy kwa mfumo.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Hii inaonyesha mfano wa microstate unaoelezea mtiririko wa joto kutoka kwenye kitu cha moto hadi kitu cha baridi. (a) Kabla ya mtiririko wa joto hutokea, kitu kilicho na chembe A na B kina vitengo vyote vya nishati na kama inawakilishwa na usambazaji wa microstates tatu. (b) Ikiwa mtiririko wa joto husababisha usambazaji hata wa nishati (kitengo kimoja cha nishati kilihamishwa), usambazaji wa matokeo ya microstates nne. (c) Ikiwa vitengo vyote vya nishati vinahamishwa, usambazaji unaofuata una microstates tatu.

Safu tatu zilizoandikwa a, b, na c zinaonyeshwa na kila moja ina mstatili na pande mbili ambapo upande wa kushoto umeandikwa, “A,” na “B,” na haki inaitwa, “C,” na “D.” Row a ina mstatili tatu ambapo kwanza ina nukta juu na chini ya herufi A, ya pili ina nukta juu ya A na B, na ya tatu ambayo ina nukta juu na chini ya herufi B. Row b ina mstatili nne; kwanza ina nukta juu ya A na C, ya pili ina nukta juu ya A na D, ya tatu ina nukta juu ya B na C na ya nne ina nukta juu B na D. Row c ina mstatili tatu; kwanza ina nukta juu na chini ya herufi C, ya pili ina nukta juu ya C na D na ya tatu ina nukta juu na chini ya herufi D.

Njia kama hiyo inaweza kutumika kuelezea mtiririko wa joto. Fikiria mfumo unao na vitu viwili, kila mmoja una chembe mbili, na vitengo viwili vya nishati (vinavyowakilishwa kama “*”) katika Kielelezo\(\PageIndex{3}\). Kitu cha moto kinajumuisha chembe A na B na awali kina vitengo vyote vya nishati. Kitu cha baridi kinajumuisha chembe C na D, ambazo awali hazina vitengo vya nishati. Usambazaji (a) inaonyesha microstates tatu iwezekanavyo kwa hali ya awali ya mfumo, na vitengo vyote vya nishati zilizomo ndani ya kitu cha moto. Ikiwa moja ya vitengo viwili vya nishati huhamishwa, matokeo yake ni usambazaji (b) yenye microstates nne. Ikiwa vitengo vyote vya nishati vinahamishwa, matokeo ni usambazaji (c) unao na microstates tatu. Na hivyo, tunaweza kuelezea mfumo huu kwa jumla ya microstates kumi. Uwezekano kwamba joto haina mtiririko wakati vitu viwili vinawasiliana, yaani, kwamba mfumo unabaki katika usambazaji (a), ni\(\frac{3}{10}\). Uwezekano mkubwa zaidi ni mtiririko wa joto ili kuzalisha moja ya usambazaji mwingine wawili, uwezekano wa pamoja kuwa\(\frac{7}{10}\). Matokeo ya uwezekano mkubwa ni mtiririko wa joto ili kuzalisha usambazaji wa sare wa nishati unaowakilishwa na usambazaji (b), uwezekano wa usanidi huu kuwa\(\frac{4}{10}\). Kama kwa mfano uliopita wa kusambaza jambo, extrapolating matibabu haya kwa makusanyo macroscopic ya chembe kwa kiasi kikubwa huongeza uwezekano wa usambazaji sare jamaa na mgawanyo mwingine. Hii inasaidia uchunguzi wa kawaida kwamba kuweka vitu vya moto na baridi katika matokeo ya mawasiliano katika mtiririko wa joto wa pekee ambao hatimaye unalinganisha joto la vitu. Na, tena, mchakato huu wa pekee pia unahusishwa na ongezeko la entropy ya mfumo.

Mfano\(\PageIndex{1}\): Determination of ΔS

Fikiria mfumo umeonyeshwa hapa. ni mabadiliko katika entropy kwa ajili ya mchakato kwamba waongofu mfumo kutoka usambazaji (a) kwa (c)?

 

Mchoro unaonyesha mstatili mmoja wenye pande mbili ambao una dots nne, nyekundu, kijani, njano na bluu zilizoandikwa upande wa kushoto. Mshale unaoelekea kulia unasababisha rectangles sita zaidi ya upande mmoja, kila mmoja ana dots mbili upande wa kushoto na wa kulia. Mstatili wa kwanza una dot nyekundu na kijani upande wa kushoto na buluu na njano upande wa kulia, wakati wa pili unaonyesha nyekundu na buluu upande wa kushoto na kijani na njano upande wa kulia. Mstatili wa tatu una nukta nyekundu na njano upande wa kushoto na buluu na kijani upande wa kulia, wakati wa nne unaonyesha kijani na buluu upande wa kushoto na nyekundu na njano upande wa kulia. Mstatili wa tano una nukta ya njano na kijani upande wa kushoto na buluu na nyekundu upande wa kulia, ilhali ya sita inaonyesha njano na buluu upande wa kushoto na kijani na nyekundu upande wa kulia.

Suluhisho

Tunavutiwa na mabadiliko yafuatayo:

Idadi ya awali ya microstates ni moja, sita ya mwisho:

\[\begin{align} ΔS &=k \ln\dfrac{\Omega_\ce{c}}{\Omega_\ce{a}} \nonumber \\[4pt] &= 1.38×10^{−23}\:J/K × \ln\dfrac{6}{1} \nonumber \\[4pt] &= 2.47×10^{−23}\:J/K \nonumber \end{align} \nonumber \]

Ishara ya matokeo haya ni sawa na matarajio; kwa kuwa kuna microstates zaidi iwezekanavyo kwa hali ya mwisho kuliko hali ya awali, mabadiliko katika entropy yanapaswa kuwa chanya.

Zoezi\(\PageIndex{1}\)

Fikiria mfumo umeonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{3}\). Je! Ni mabadiliko gani katika entropy kwa mchakato ambapo nishati zote zinahamishwa kutoka kwenye kitu cha moto (AB) hadi kitu cha baridi (CD)?

Jibu

0 J/K

Kutabiri Ishara ya Δ S

Mahusiano kati ya entropy, microstates, na juu/usambazaji wa nishati ilivyoelezwa hapo awali inaruhusu sisi kufanya generalizations kuhusu entropies jamaa ya vitu na kutabiri ishara ya mabadiliko entropy kwa michakato ya kemikali na kimwili. Fikiria mabadiliko ya awamu yaliyoonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{4}\). Katika awamu imara, atomi au molekuli ni vikwazo kwa nafasi karibu fasta kwa heshima kwa kila mmoja na ni uwezo wa oscillations tu kawaida kuhusu nafasi hizi. Kwa maeneo ya kimsingi ya kudumu kwa chembe za sehemu za mfumo, idadi ya microstates ni ndogo. Katika awamu ya kiowevu, atomi au molekuli ni huru kusogea juu na kuzunguka kila mmoja, ingawa zinabaki katika ukaribu wa karibu sana na kila mmoja. Hii kuongezeka kwa uhuru wa mwendo husababisha tofauti kubwa katika maeneo ya chembe iwezekanavyo, hivyo idadi ya microstates ni sawa zaidi kuliko kwa imara. Matokeo yake, S _kioevu> S _imara na mchakato wa kubadili dutu kutoka imara hadi kioevu (kuyeyuka) ina sifa ya ongezeko la entropy, Δ S> 0. Kwa mantiki hiyo, mchakato wa kurudi (kufungia) unaonyesha kupungua kwa entropy, Δ S <0.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Entropy ya dutu huongezeka (ΔS> 0) kama inabadilika kutoka imara iliyoamriwa, hadi kioevu kilichoamriwa kidogo, na kisha kwa gesi isiyoagizwa chini. Entropy inapungua (ΔS <0) kadiri dutu hii inabadilika kutoka gesi hadi kiowevu halafu kuwa imara.

Tatu flasks stoppered ni umeonyesha kwa kulia na kushoto yanayowakabili mishale katika kati ya kila; kwanza ni kinachoitwa juu kama, “delta S kubwa kuliko 0,” na chini kama, “delta S chini ya 0,” wakati wa pili ni kinachoitwa juu kama, “delta S kubwa kuliko 0,” na chini kama, “delta S chini ya 0.” Mshale mrefu, unaoelekea kulia unafanywa juu ya flasks zote na kinachoitwa, “Kuongezeka kwa entropy.” Flaski ya kushoto ina chembe ishirini na saba zilizopangwa katika mchemraba chini ya chupa na kinachoitwa, “Crystalline imara,” chini. Flaski ya kati ina chembe ishirini na saba zilizotawanyika kwa nasibu chini ya chupa na kinachoitwa, “Kioevu,” chini. Flaski ya haki ina chembe ishirini na saba zilizotawanyika ndani ya chupa na kusonga haraka na kinachoitwa, “Gesi,” chini.

Sasa fikiria awamu ya mvuke au gesi. Atomi au molekuli huchukua kiasi kikubwa zaidi kuliko katika awamu ya kiowevu; kwa hiyo kila atomu au molekuli zinaweza kupatikana katika maeneo mengi zaidi kuliko katika awamu ya kiowevu (au imara). Kwa hiyo, kwa dutu yoyote, S _{gesi> S} kioevu> S _imara, na taratibu za uvukizi na usawazishaji vivyo hivyo huhusisha ongezeko la entropy, Δ S> 0. Vivyo hivyo, mabadiliko ya awamu ya usawa, condensation na utuaji, huhusisha kupungua kwa entropy, Δ S <0.

Kwa mujibu wa nadharia ya kinetic-Masi, joto la dutu ni sawa na nishati ya wastani ya kinetic ya chembe zake. Kuongeza joto la dutu itasababisha vibrations kina zaidi ya chembe katika yabisi na tafsiri ya haraka zaidi ya chembe katika vinywaji na gesi. Katika joto la juu, usambazaji wa nguvu za kinetic kati ya atomi au molekuli ya dutu hii pia ni pana (zaidi kutawanyika) kuliko joto la chini. Hivyo, entropy kwa dutu yoyote huongezeka kwa joto (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Entropy huongezeka kama joto la dutu linafufuliwa, ambalo linalingana na kuenea zaidi kwa nguvu za kinetic. Wakati dutu inakayeyuka au hupuka, inakabiliwa na ongezeko kubwa la entropy.

Grafu mbili zinaonyeshwa. Y-mhimili wa grafu ya kushoto imeandikwa, “Sehemu ya molekuli,” wakati x-axis inaitwa, “Velocity, v (m/ s),” na ina maadili ya 0 hadi 1,500 pamoja na mhimili na nyongeza za 500. Mistari minne imepangwa kwenye grafu hii. Ya kwanza, iliyoandikwa, “100 K,” inazunguka 200 m/s wakati wa pili, iliyoandikwa, “200 K,” kilele karibu na m 300/s na ni kidogo chini kwenye mhimili wa y kuliko wa kwanza. Mstari wa tatu, ulioandikwa, “500 K,” huzunguka karibu 550 m/s na ni chini kuliko mbili za kwanza kwenye mhimili wa y. Mstari wa nne, ulioandikwa, “1000 K,” huzunguka karibu na 750 m/s na ni ya chini kabisa ya nne kwenye mhimili wa y. Kila mstari kupata inazidi pana. Grafu ya pili ina y-axis iliyoandikwa, “Entropy, S,” na mshale unaoelekea juu na mstari wa x-axis, “Joto (K),” na mshale unaoelekea kulia. Grafu ina nguzo tatu zilizowekwa sawa kwa nyuma, zilizoandikwa, “Mango,” “Kioevu,” na, “Gesi,” kutoka kushoto kwenda kulia. Mstari unaenea kidogo zaidi kupitia safu ya kwanza katika mwelekeo mdogo zaidi, kisha huenda moja kwa moja juu katika mpito kati ya nguzo mbili za kwanza. Katika kisha unaendelea katika mwelekeo kidogo zaidi kwa njia ya safu ya pili, kisha huenda juu kwa kasi kati ya nguzo ya pili na ya tatu, kisha inaendelea katika mwelekeo kidogo zaidi kwa mara nyingine tena. Mkoa wa kwanza wa wima wa mstari huu umeandikwa, “Kuyeyuka,” na pili inaitwa, “Kuchemsha.”

Entropy ya dutu huathiriwa na muundo wa chembe (atomi au molekuli) zinazounda dutu. Kwa upande wa dutu atomiki, atomi nzito zina entropy kubwa katika joto lililopewa kuliko atomi nyepesi, ambayo ni matokeo ya uhusiano kati ya wingi wa chembe na nafasi ya viwango vya nishati za kutafsiri (ambayo ni mada zaidi ya upeo wa matibabu yetu). Kwa molekuli, idadi kubwa ya atomi (bila kujali raia zao) huongeza njia ambazo molekuli zinaweza kutetemeka na hivyo idadi ya microstates iwezekanavyo na entropy ya mfumo.

Hatimaye, tofauti katika aina ya chembe huathiri entropy ya mfumo. Ikilinganishwa na dutu safi, ambayo chembe zote zinafanana, entropy ya mchanganyiko wa aina mbili au zaidi tofauti za chembe ni kubwa zaidi. Hii ni kwa sababu ya mwelekeo wa ziada na mwingiliano unaowezekana katika mfumo unaojumuisha vipengele visivyofanana. Kwa mfano, wakati imara hupasuka katika kioevu, chembe za uzoefu imara ni uhuru mkubwa wa mwendo na mwingiliano wa ziada na chembe za kutengenezea. Hii inalingana na usambazaji wa sare zaidi wa suala na nishati na idadi kubwa ya microstates. Kwa hiyo mchakato wa kufutwa unahusisha ongezeko la entropy, Δ S> 0.

Kuzingatia mambo mbalimbali yanayoathiri entropy inatuwezesha kufanya utabiri sahihi wa ishara ya Δ S kwa michakato mbalimbali ya kemikali na kimwili kama ilivyoonyeshwa katika Mfano.

Mfano\(\PageIndex{2}\): Predicting the Sign of ∆S

Kutabiri ishara ya mabadiliko ya entropy kwa michakato ifuatayo. Eleza sababu ya kila utabiri wako.

1. Maji moja ya kioevu kwenye joto la kawaida\(⟶\) moja maji ya kioevu mole saa 50 °C
2. \(\ce{Ag+}(aq)+\ce{Cl-}(aq)⟶\ce{AgCl}(s)\)
3. \(\ce{C6H6}(l)+\dfrac{15}{2}\ce{O2}(g)⟶\ce{6CO2}(g)+\ce{3H2O}(l)\)
4. \(\ce{NH3}(s)⟶\ce{NH3}(l)\)

Suluhisho la Marekani

1. chanya, ongezeko la joto
2. hasi, kupunguza idadi ya ions (chembe) katika suluhisho, ilipungua kutawanyika kwa jambo
3. hasi, wavu kupungua kwa kiasi cha aina ya gesi
4. chanya, awamu ya mpito kutoka imara kwa kioevu, ongezeko la wavu katika kutawanyika kwa jambo

Zoezi\(\PageIndex{2}\)

Kutabiri ishara ya mabadiliko ya enthalpy kwa michakato ifuatayo. Kutoa sababu ya utabiri wako.

1. \(\ce{NaNO3}(s)⟶\ce{Na+}(aq)+\ce{NO3-}(aq)\)
2. kufungia maji ya kioevu
3. \(\ce{CO2}(s)⟶\ce{CO2}(g)\)
4. \(\ce{CaCO}(s)⟶\ce{CaO}(s)+\ce{CO2}(g)\)

Jibu

Chanya; Imara hupasuka ili kutoa ongezeko la ions za simu katika suluhisho.

Jibu b

hasi; Kioevu kinakuwa imara zaidi.

Jibu c

Chanya; imara kiasi kuamuru inakuwa gesi

Jibu d

Chanya; Kuna uzalishaji wavu wa mole moja ya gesi.

Muhtasari

Entropy (\(S\)) ni kazi ya hali ambayo inaweza kuhusiana na idadi ya microstates kwa mfumo (idadi ya njia mfumo unaweza kupangwa) na kwa uwiano wa joto kubadilishwa kwa joto la kelvin. Inaweza kutafsiriwa kama kipimo cha kutawanya au usambazaji wa suala na/au nishati katika mfumo, na mara nyingi huelezewa kama inawakilisha “ugonjwa” wa mfumo. Kwa dutu fulani,\(S_{solid} < S_{liquid} \ll S_{gas}\) katika hali fulani ya kimwili katika joto fulani, entropy ni kawaida zaidi kwa atomi nzito au molekuli ngumu zaidi. Entropy huongezeka wakati mfumo unapokanzwa na wakati ufumbuzi unapounda. Kutumia miongozo hii, ishara ya mabadiliko ya entropy kwa baadhi ya athari za kemikali inaweza kutabiriwa kwa uaminifu.

Mlinganyo muhimu

• \(ΔS=\dfrac{q_\ce{rev}}{T}\)
• S = m juu ya A
• \(ΔS=k\ln\dfrac{W_\ce{f}}{W_\ce{i}}\)

faharasa

entropy (S)

kazi ya hali ambayo ni kipimo cha suala na/au usambazaji wa nishati ndani ya mfumo, kuamua na idadi ya microstates mfumo mara nyingi huelezewa kama kipimo cha ugonjwa wa mfumo

microstate (W)

inawezekana Configuration au utaratibu wa suala na nishati ndani ya mfumo

mchakato wa kurekebishwa

mchakato unaofanyika hivyo polepole kama kuwa na uwezo wa kugeuza mwelekeo katika kukabiliana na mabadiliko infinitesimally ndogo katika hali; kujenga nadharia ambayo inaweza tu kuwa takriban na michakato halisi kuondolewa