Третье начало термодинамики
Отсюда вытекает третье начало термодинамики:
Нулевой энтропией обладают идеальные кристаллы при абсолютном нуле.
В реальных условиях в изолированной системе величина связанной, или недоступной, энергии возрастает, то - есть самопроизвольно энтропия может только возрастать
.
Данный процесс происходит с увеличением энтропии: ΔS0 > 0, обратный процесс ΔS0< 0.
Для самопроизвольных процессов в изолированной системе
ΔS0298 > 0 - необратимый процесс,
ΔS0298 = 0 - обратимый процесс.
Поскольку энтропия - функция системы, т.е. зависит от начального и конечного состояний системы, то изменение энтропии химического процесса зависит от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции.
Рекомендуемые материалы
aA + bB = cC +dD;
ΔS0х.р. = (cS0C + dS0D) - (aS0A + bS0B) Дж/к.
Для изолированных систем изменение энтропии позволяет предсказать, будет ли процесс необратимым или обратимым.
Если изменение энтальпии равно нулю, то процесс обратимый.
Эти критерии не могут быть использованы для закрытых систем.
Для закрытых систем вводится новая термодинамическая функция - энергия Гиббса (изобарно - изотермический потенциал).
Рассмотрим закрытую систему, в которой процесс протекает при постоянной температуре.
Согласно второму началу термодинамики разрешены следующие превращения:
· для обратимого процесса: ΔS= Q/T; Qp =ΔS0T; Qp - ΔS0T= 0 ; ΔH0 - ΔS0T= 0;
· для необратимого процесса: ΔS> Q/T; ΔS0T> Q; Qp < ΔS0T; Qp- ΔS0T<0; ΔH0-ΔS0T<0.
Разница между энтальпией и энтропией, помноженной на температуру, и есть энергия Гиббса
ΔH0 -ΔS0T = ΔG0.
Измеряется и рассчитывается только изменение энергии Гиббса:
ΔG0298 кДж/моль.
Для простых веществ изменения энергии Гиббса равны нулю. Изменение энергии Гиббса, также как и энтропии, говорит о направлении протекания процесса.
Самопроизвольный необратимый процесс возможен только в том случае, если изменение энергии Гиббса меньше нуля
ΔG < 0.
Знак изменения функции | Возможность протекания реакции | Пример реакции | ||
ΔH0 | ΔS0 | ΔG | ||
+ | - | + | Невозможно ни при каких условиях | N2+2O2=2NO2 |
- | + | - | Возможно при любых условиях | C2H2+7.5O2=6CO2+3H2O |
- | - | + - | Возможно при низких температурах | 3H2+N2=2NH3 |
+ | Рекомендация для Вас - Методы прогнозирования в стратегическом маркетинге. + | + - | Возможно при высоких температурах | N2O4=2NO2 |
Поскольку ΔG - функция системы, то эта функция также зависит от начального и конечного состояний химической реакции, то - есть от исходных веществ и продуктов реакции.