Әртүрлі процестердегі энтропия өзгерісі

1. Фазалық өзгерістер энтропиясы. Фазалық өзгерістерге балқу, кристалдану, булану, конденсация процестері жатады. Температура мен қысым тұрақты жағдайда фазалық өзгерістер энтропиясын келесі формуламен есептейді:

∆S=∆H_фаз.өз/Т_фаз.өз (2.26)

∆H_фаз.өз – фазалық өзгерістің жылуы, Т – фазалық өзгерістің температурасы.

Жалпы түрде: ∆S=∆U/T (V=const); ∆S=∆H/T (p=const)

2. Көлем тұрақты жүйеде Т₁-ден Т₂ температураға дейін қыздырғанда (суытқанда) энтропия өзгерісін есептеу үшін, термодинамиканың бірінші заңының V=const жағдайда жылу жүйенің күй функциясына айналып, процестің жолына тәуелсіз болатынын ескереміз:

δQ_v=dT=C_vdT

Заттың n-моль мөлшері үшін теңдеу:

∆S = n ∆S = n (2.27)

3. Ал жүйені p-const жағдайда қыздырғанда немесе суытқанда энтропия өзгерісі:

δQ_p=dH=C_pdT (2.28)

4. Идеал газдардың әртүрлі процестердегі энтропиясы:

∆S = n (2.29)

∆S = nC_vln

C_p-C_v=R екенін ескерсек:

∆S = nC_pln

Изотермиялық процесс Т₁ = T₂ = const үшін:

∆S =

5. Химиялық реакциялардың энтропия өзгерісі

Химиялық реакциялардың энтропия өзгерісін келесідей теңдеумен есептейді:

∆ (2.31)

- стехиометриялық коэффициенттері ескерілген бастапқы заттар мен өнімнің абсолюттік энтропиялдар қосындысы.

Энтропия – оқшауланған жүйелер үшін процестің жүру мүмкіндігін, бағытын көрсететін негізгі белгі.

U-const; V=const жағдайдағы жүйелер үшін, ппроцесс өздігінен жүйе энтропиясы артқан жаққа қарай жүреді:

(dS)_u,v›0 (∆S)_u,v›0 (2.32)

Оқшауланған жүйелерде тепе теңдік келесідей қатынаспен сипатталады:

S _u,v=S_max (∆S)_u,v=0 (2.33)

Термодинамикалық потенциалдар

1. Жабық жүйелер үшін Р=const; Т=const жағдайда өтетін процестер бағытын және тепе теңдік күйін көрсететін белгі - изобаралы-изотермиялық потенциал G (Гиббс энегиясы).

Гиббс энергиясы энтальпия мен энтропияға байланысты:

∆G=H-TS (2.34)

Гиббс энергия өзгерісі ∆G:

∆G=∆H-T∆S (2.35)

Химиялық реакциялар үшін Гиббс энергиясы өзгеруін келесідей теңдеумен анықтаймыз:

∆G= _{өнім бас.з} (2.36)

_{өнім бас.з} – стехиометриялық коэффициенттері ескерілген өнімдер мен бастапқы заттар үшін Гиббстің түзілу энергиялар қосындысы.

Тұрақты қысым мен температурада өздігінен өтетін процестердің изобаралық потенциалы процестің өту бағытына қарай азайып, ал жүйеде тепе теңдік орнағанда Гиббс энергиясы минимал мәнге ие болады:

dG_P,T<0 ∆G_P,T<0

dG_P,T=0 ∆G_P,T=0

2. Жабық жүйелер үшін жағдайда өтетін процестердің бағытын және тепе теңдік күйін көрсететін белгі - изохоралы-изотермиялық потенциал

F (Гельмгольц энергиясы).

Гельмгольц энергиясы ішкі энергия мен энтропияға байланысты:

F=U-TS (2.37)

Гельмгольц энергия өзгерісі ∆F:

∆F=∆U- T∆ (2.38)

Тұрақты көлем мен температурада өздігінен өтетін процестердің изохоралық потенциалы процестің өту бағытына қараай азаяды:

dF_T,V<0 ∆F_T,V<0

Жүйенің тепе теңдік күйі келесідей сипатталады:

dF_T,V=0 ∆F_T,V=0