Энтропия. Второй закон термодинамики(формулировка и математическое выражение). Обратимые и необратимые в термодинамическом смысле процессы

Второй закон термодинамики устанавливает возможность, направление и глубину протекания самопроизвольного процесса.

Самопроизвольный процесс - процесс, протекающий без каких-либо воздействий извне, и приближающий систему к состоянию равновесия.

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.

Энтропия - мера энергетического беспорядка в системе, мера хаоса, мера той энергии, которая рассеивается в виде тепла и не превращается в работу.

 

Второй закон термодинамики (второе начало термодинамики):

Самопроизвольно протекают процессы, приводящие к увеличению общей энтропии системы и окружающей среды

ΔS_сист+ ΔS_среды ≥ 0          или    ΔS ≥ 0

Энергия Гиббса. Прогнозирование направления самопроизвольно протекающих процессов в изолированной и закрытых системах;рольэнтропийного и энтольпийного факторов. Термодинамические условия равновесия.

В закрытой и открытой системе критерием самопроизвольного протекания процесса является уменьшение энергии Гиббса (G).

G=H-TS

H – энтальпия

T – температура

S – энтропия

Используя энергию Гиббса, второй закон термодинамики можно выразить так:

При постоянстве температуры и давления в системе самопроизвольно протекают только процессы, ведущие к уменьшению энергии Гиббса. В состоянии равновесия энергия Гиббса равна нулю.

∆G ≤0 (р, Т=const)

При ∆G<0 реакция самопроизвольно протекает в прямом направлении;

    ∆G>0 в обратном направлении

    ∆G=0 реакция находится в состоянии равновесия.

Изменение энергии Гиббса определяется формулой

Первое слагаемое называют энтальпийным фактором, второе – энтропийным фактором. Уменьшению энергии Гиббса, а значит и самопроизвольному протеканию процесса, способствует уменьшение ∆Н (процессы с выделением тепла) и рост энтропии (процессы с ростом разупорядоченности в системе).

 

Стандартная энергия Гиббса химической реакции рассчитывается по формуле с использованием табличных данных:

или

, 

 

где