定义熵
- 的熵(年代)一个给定系统中粒子及其能量的可能排列的数量
- 换句话说,它是衡量如何无序系统是
- 当一个系统变成更多的无序,它的熵将增加
- 熵的增加意味着系统变成能量上更稳定
- 例如,在热分解碳酸钙(CaCO3.)系统熵增大:
CaCO3.(s)→CaO(s) + CO2(g)
- 在这个分解反应中,一种气体分子(CO2)形成
- 的有限公司2气体分子比固体反应物(碳酸钙)更无序3.),因为它在不停地移动
- 因此,系统变得更加无序这里有一个增加在熵
- 系统变得更加无序的另一个典型例子是固体融化了
- 例如,融化的冰形成液态水:
H2O(s)→H2O(左)
- 冰中的水分子处于固定的位置,只能围绕这些位置振动
- 在液体状态下,粒子仍然非常接近,但排列更加随机,因为它们可以相互移动
- 因此液态的水分子更多无序
- 因此,对于一个给定的物质,熵增加当它的固体形式融化成液体
- 在这两个例子中,带有更高的熵将大力的大多数稳定的(因为系统处于无序状态时能量更分散)
熔化固体会使粒子变得更加无序,从而形成一个能量更稳定的系统
考试技巧
确保你不会把这个系统和你周围的环境混淆!的system consists of the molecules that are reacting in a chemical reaction.The surroundings are everything else such as the solvent, the air around the reaction, test-tube, etc.
熵的变化
- 所有元素都有正的标准摩尔熵值
- 物质不同状态的熵阶如下:
气体>液体>固体
-
- 有一些例外,比如碳酸钙(固体),它的熵比汞(液体)高。
- 更简单的物质原子越少低熵比有更多原子的复杂物质的值
- 例如,氧化钙(CaO)的熵比碳酸钙(CaCO)小3.)
- 困难物质低熵比更软的物质相同类型
- 例如,金刚石的熵比石墨小
状态变化
- 物质的熵在改变在状态
- 熵增加当一种物质融化时(从固体来液体)
- 提高固体的温度会使颗粒振动得更厉害
- 的定期排列的粒子晶格变成不规则的粒子排列
- 这些粒子仍然彼此靠近,但现在可以旋转而且幻灯片在液体中相互覆盖
- 因此,有一个混乱程度增加
- 熵增加当一种物质沸腾时(从液体来气体)
- 气体中的粒子现在可以自由移动,并且彼此相距很远
- 熵增加显著因为粒子变得非常无序
- 类似地,熵减少当一个物质凝结(从气体来液体)或冻结(从液体来固体)
- 粒子聚集在一起,以更规则的方式排列
- 当粒子变得更有序时,粒子移动的能力就会降低
- 能量的排列方式变少了,所以熵减小了
当粒子变得更加无序时,当温度升高时,物质的熵就会增加
- 熵也是增加当固体是溶解在溶剂中
- 固体粒子在固体晶格中更为有序,因为它们只能轻微振动
- 当溶解形成稀溶液时,熵增加为:
- 粒子更分散
- 排列能量的方式越来越多
- 的结晶从溶液中得到的盐的减少在熵
- 颗粒在溶液中分散,但体积变大命令在固体中
当固体溶解在溶剂中形成稀溶液时,随着颗粒变得更加无序,熵增加
反应的熵变
- 气体熵值比固体
- 如果的个数气体分子在反应发生变化时,熵也会发生变化
- 气体分子的数量越多,排列它们的方式就越多,熵也就越大
- 例如碳酸钙(CaCO)的分解3.)
CaCO3.(s)→CaO(s) + CO2(g)
-
- 的有限公司2气体分子比固体反应物(碳酸钙)更无序3.),因为它可以自由移动,而碳酸钙中的颗粒3.处于固定的位置,只能轻微震动
- 因此,这个体系变得更加无序这里有一个增加在熵
- 类似地,气体分子数量的减少导致熵的减少,导致系统变得更少积极稳定的
- 例如,哈伯法中氨的形成
N2(g) + 3H2(g)⇋2NH3.(g)
-
- 在这种情况下,所有的反应物和生成物都是气体
- 在反应发生之前,有四个气体分子反应物中有1个氮分子和3个氢分子
- 反应发生后,现在只有两个气体分子(2氨分子)在产品中
- 由于生成物中的气体分子更少,所以在生成物上排列系统能量的方法就更少
- 这个系统已经变成了更多的命令造成熵的减少
- 反应物(N2和H2)能量上更稳定比产品(NH3.)
- 当进程导致混乱程度增加这个过程的熵变是积极的
- 同样,一个减少混乱意味着熵变是负
熵变表