Второй закон термодинамики (второе начало термодинамики): Самопроизвольно протекают процессы, приводящие к увеличению общей энтропии системы и окружающей среды
ΔSсист + ΔSсреды ≥ 0 или ΔS ≥ 0
Для химической реакции изменение энтропии прод - исх
Энтропия (S) -мера энергетического беспорядка в системе, мера хаоса, мера той энергии, которая рассеивается в виде тепла и не превращается в работу.
Изменение энтропии ∆S наиболее просто определяется для обратимых изотермических процессов, оно равняется тепловому эффекту процесса, делённому на абсолютную температуру. Энтропия – экстенсивная функция. Энтропия системы равна сумме энтропий составных частей. Её изменение зависит только от начального и конечного состояния системы и не зависит от пути перехода.
Энтропию относят к 1 молю вещества в стандартных условиях S°298; измеряют ее в энтропийных единицах (э.е.): 1 Дж/мoль*К = 1 э.е.
Больцман постулировал, что энтропия связана с термодинамической вероятностью логарифмической зависимостью
S = k ln W уравнение Больцмана
k – константа Больцмана: k = 1,38∙10-23 Дж/градус;
W – число микросостояний, с помощью которых можно реализовать данное макросостояние: W= ;
Р – вероятность того, что система находится именно в этом микросостоянии.
Термодинамически обратимый процесс – процесс, протекающий в прямом и в обратном направлении без изменений в системе и в окружающей среде, т.е. при переходе из начального состояния в конечное все промежуточные состояния являются равновесными.
При наличии неравновесных промежуточных состояний процесс считают термодинамически необратимым.
Энергия Гиббса. Прогнозирование направления самопроизвольно протекающих процессов в изолированной и закрытой системах; роль энтальпийного и энтропийного факторов. Термодинамические условия равновесия.
Энергия Гиббса – функция состояния, являющаяся критерием самопроизвольности процессов в открытых и закрытых системах.
G=H–TS
H- энтальпия,
Т- температура,
S- энтропия.
Изменение ЭГ определяется формулой: ΔG=ΔH–TΔS Стандартная ЭГ определяется формулой:
где
Критериями направления самопроизвольного протекания необратимых процессов являются неравенства ΔG< 0 (для закрытых систем), ΔS> 0 (для изолированных систем). Самопроизвольное течение реакций в закрытых системах контролируется как энтальпийным (ΔrH), так и энтропийным (ΔrS) фактором. Для реакций, у которых ΔrH< 0 и ΔrS> 0, энергия Гиббса всегда будет убывать, т.е. ΔrG< 0, и такие реакции могут протекать самопроизвольно при любых температурах
В изолированных системах энтропия максимально возможное для данной системы значение Smax; в состоянии равновесия ΔS= 0.