2 не

2 не 2 не

library.psu.kz
from library.psu.kz More from this publisher
13.01.2015 Views

AS = S2- S , = / In W2- R In Г ,= / ІпЪ - WI (15) мұндағы W2> W\ жэне S2 — S i > 0, AS>0. Термодинамиканың екінші бастамасы жүйе күйінің функциясы болып табылатын термодинамикалык шама энтропиянын, өзгерулерін қамтиды, оны былайша тұжырымдауға болады: жабык, жүйе ықтималдылығы мол күйге ауысуға тырысады, сондыктан ондағы өз бетінше жүретін прбцестер ретсіздік дәрежесі артатын бағытта ғана жүреді. Табиғатта жүретін процестердің көбісінде энтальпия да, энтропия да бірдей ѳзгеріп отырады. Мұндай энтропия мен энтальпияныц коса өзгеруіне кѳптеген кұбылыстардан мысал келтіруге болады. Қатты заттыц балкуы, сүйыктыц булануы кыздырудың әсерінен болатыны мәлім. Бұл кездерде олардыц бөлшектерінің бейберекет козғалуы күшейіп, ретсіздігі артып энтропиясы ұлғаяды. Сол сиякты кристалдыц еруі, заттардыц диссоциялануы да энтропияныц өсуіне әкеледі. Керісінше, заттыц тығыздығы ұлғайса, жүйедегі рет артып, энтропиясы кемиді. Жылуды сыртқа шығара жүретін мүндай кұбылыстардыц катарына еріген заттыц кристалдануы, сұйыктың конденсациялануы, балқыған заттың катаюы мысал бола алады, 72-суреттегі температураныц жоғарылауына сай висмут металыныц энтропиясыныц артуы осыны дәлелдейді. Химиялык реакциялардағы энтропияныц артуы не кемуі оған катысатын газ күйіндегі заттардыц мөлшеріне көбірек тәуелді, өйткені катты заттар мен сұйықтардыц энтропиясы газдармен салыстырғанда әлдекайда төмен. Химиялык реакция нәтижесінде газдардыц көлемі артса энтропия ұлғаяды, керісінше газдыц көлемі кемігенде энтропия да кішірейеді. Термодинамикалык баска функциялар тәрізді энтропияныц өзгеруін жүйеніц бастапкы және соцғы күйіне сай табамыз: AS = Z S — 2 S T Т Т. өнімдер Т. реагенттер. Мысалға ашық атмосферада 298°К температурада кальций карбонатыныц ыдырауын алайық: СаСОз = С аО + С 0 2 (к) (к) 1 ^ (г) s°298, Дж/к-моль 92,9 39,7 231,8 S ° 298 — стандартты энтропия мәні, ол туралы түсінік келесі такырыпта берілді. Мүнда газдыц түзілуіне сай энтропия артуға тиісті. Шынында есептеп шығарсак: AS298 = (S298 сао + S298ca2) — 5 29вСаСОз = = 39,7 + 213,8 — 92,9=160,6 Дж/К-моль Сол сиякты 1500°К-та кызған көмірді көміртек диоксидімен тотыктырудыц химиялық реакциясына карап: 198

t қайнау 72-сурет. Висмут энтропиясының температураға тәуелділігі С (графит) + • С 0 2 (г) =2СО (г) S° 1500- Дж/К ■моль 33,4 292,0 248,9 бастапкы 1 моль газдын, орнына 2 моль газдыц түзілуіне орай энтропияныц ѳзгеруі оц шама болуга тиіс дейміз. Шынында да: AS0 і5оо = 25°со— (S°C+ S C02) = 2 -2 4 8 ,9 - (33,4 + 292,0) = = 172,4 Дж/К-моль Стандартты энтропия. Эр түрлі заттардыц энтропиясын ѳзара салыстыра алатындай болу үшін, әрі процесс кезінде олардыц ѳзгеруін есептейтіндей мүмкіндік тудыру үшін, жылу эффектілері тәрізді, стандартты жагдайды тацдап алады. Ол бүрыннан белгілі температураныц 25° С (298° К), қысымныц 101,325 Па, тец кезі. Стандартты жағдайда газдарды идеал күйде, ал ерітінділердің (не иондардыц) концентрациясын 1-ге тец деп санайды. Міне, осындай шартка сай анықталған энтропия мѳлшерін стандарт­ ты энтропия деп атап, S°298 деп белгілейді. Стандартты энтропия шамаларын пайдаланып^.жоғарыда келтірілген кѳмірдіц кѳміртек диоксидімен эрекеттесуін 298°К сай есептеп шығарсак: S° 298 = 2 -197,56— (5,73 + 213,63) = 175,77 Дж/Қ-моль тец болады. Бұдан қызу 1202°К-ка төмендегеніне карамастан энтропия не бары 3,59 Дж/К-моль ұлғайғанын кѳреміз. Біз осы мысалдан кѳптеген заттар үшін энтропияға кызудыц әсері онша айтарлықтай болмайтынын ацғарамыз. Сондыктан келешектегі есептеулерде, энтальпия сияқты энтропияны да температураға тәуелсіз деп стандартты мэнін ала береміз. Бұл ереже температура ѳзгерсе де заттардыц агрегаттық күйі өзгермейтін жағдайда ғана іске асады. Ал, шындығында, олардыц екеуі де температураға тәуелді термодинамикалык функциялар (терецірек физикалық химия курсында таныстырылады). Әр түрлі заттардыц стандартты энтропиясыныц мәніне зер сала отырып, бірнеше заңдылыктарды байқаймыз. Солардыц кейбірін келтірейік. Бірдей атом түрлерінен қуралған. жүйелер 199

AS = S2- S , = / In W2- R In Г ,= / ІпЪ -<br />

WI (15)<br />

мұндағы W2> W\ жэне S2 — S i > 0, AS>0.<br />

Термодинамиканың екінші бастамасы жүйе<br />

күйінің функциясы болып табылатын термодинамикалык шама<br />

энтропиянын, өзгерулерін қамтиды, оны былайша тұжырымдауға<br />

болады: жабык, жүйе ықтималдылығы мол күйге ауысуға<br />

тырысады, сондыктан ондағы өз бетінше жүретін прбцестер<br />

ретсіздік дәрежесі артатын бағытта ғана жүреді.<br />

Табиғатта жүретін процестердің көбісінде энтальпия да,<br />

энтропия да бірдей ѳзгеріп отырады. Мұндай энтропия мен энтальпияныц<br />

коса өзгеруіне кѳптеген кұбылыстардан мысал келтіруге<br />

болады. Қатты заттыц балкуы, сүйыктыц булануы кыздырудың<br />

әсерінен болатыны мәлім. Бұл кездерде олардыц бөлшектерінің<br />

бейберекет козғалуы күшейіп, ретсіздігі артып энтропиясы ұлғаяды.<br />

Сол сиякты кристалдыц еруі, заттардыц диссоциялануы<br />

да энтропияныц өсуіне әкеледі. Керісінше, заттыц тығыздығы<br />

ұлғайса, жүйедегі рет артып, энтропиясы кемиді. Жылуды сыртқа<br />

шығара жүретін мүндай кұбылыстардыц катарына еріген заттыц<br />

кристалдануы, сұйыктың конденсациялануы, балқыған заттың<br />

катаюы мысал бола алады, 72-суреттегі температураныц жоғарылауына<br />

сай висмут металыныц энтропиясыныц артуы осыны<br />

дәлелдейді.<br />

Химиялык реакциялардағы энтропияныц артуы не кемуі<br />

оған катысатын газ күйіндегі заттардыц мөлшеріне көбірек тәуелді,<br />

өйткені катты заттар мен сұйықтардыц энтропиясы газдармен<br />

салыстырғанда әлдекайда төмен. Химиялык реакция нәтижесінде<br />

газдардыц көлемі артса энтропия ұлғаяды, керісінше газдыц<br />

көлемі кемігенде энтропия да кішірейеді.<br />

Термодинамикалык баска функциялар тәрізді энтропияныц<br />

өзгеруін жүйеніц бастапкы және соцғы күйіне сай табамыз:<br />

AS = Z S — 2 S T<br />

Т Т. өнімдер Т. реагенттер.<br />

Мысалға ашық атмосферада 298°К температурада кальций карбонатыныц<br />

ыдырауын алайық:<br />

СаСОз = С аО + С 0 2<br />

(к) (к) 1 ^ (г)<br />

s°298, Дж/к-моль 92,9 39,7 231,8<br />

S ° 298 — стандартты энтропия мәні, ол туралы түсінік келесі<br />

такырыпта берілді. Мүнда газдыц түзілуіне сай энтропия артуға<br />

тиісті. Шынында есептеп шығарсак:<br />

AS298 = (S298 сао + S298ca2) — 5 29вСаСОз =<br />

= 39,7 + 213,8 — 92,9=160,6 Дж/К-моль<br />

Сол сиякты 1500°К-та кызған көмірді көміртек диоксидімен<br />

тотыктырудыц химиялық реакциясына карап:<br />

198

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!