Рекомендована література:

1. Гамеева о.С. Физическая и колоидная химия.М. Высшая школа. 1969.408 с. § 21 Практична робота №5

Тема роботи – Розрахунок ентропії.

Мета роботи – навчитися розраховувати ентропію при переході системи із одного стану в інший.

Теоретичне обґрунтування

На основі другого закону термодинаміки внутрішню енергію системи можна представити , як суму

U = F + TS; F =U – TS,

де F – вільна енергія системи , тобто частина внутрішньої енергії,

яка може переходити в корисну роботу

TS – пов’язана енергія, не здатна переходити в роботу

S – міра “знеціненої” енергії – ентропія

Прийнято розраховувати зміну ентропії (S₂ – S₁) = ΔS

Для обчислення зміни ентропії при переході 1 моля ідеального газу з одного стану в інший користуються формулами:

S₂ – S₁ = R* ln *(V₂/V₁) + C_v* ln* (T₂/T₁)

S₂ – S₁ = R* ln *(P₂/ P₁) + C_p* ln* (T₂/T₁)

Для твердих та рідких речовин:

S₂ – S₁ = С * ln *(T₂/T₁),

де – С – питома теплоємкість

При переході речовини із одного агрегатного стану в інший :

S₂ – S₁ =L / T,

де –L – теплота фазового переходу (плавлення, випаровування, конденсації)

T – температура фазового переходу

Ентропія вимірюється в Дж/моль*град. , кДж/Моль * град.)

Приклад № 1 Обчислити сумарну зміну ентропії ΔS при нагріванні 30г уксусної кислоти від температури (t_пл = 16,6^оС) до 60^оС, теплота плавлення 194 Дж/г. Питома теплоємкість в інтервалі температур(0 – 80 ^оС) дорівнює 2,2 Дж/г * град.

Рішення Загальна зміна ентропії ΔS дорівнює суми змін ентропії плавленні ΔS₁ та при нагріванні від температури плавлення

(16,6 ^оС) до (60 ^оС) ΔS₂

ΔS = ΔS₁ + ΔS₂

Знаходимо зміну при плавленні ΔS = L / T; L = l * M_r :

l = 194 Дж / г; M_r(CH₃COOH) = 60 г / моль

L = 194 Дж/г * 60 г/моль = 11640 Дж/моль

Т_пл = 16,6 + 273 = 289,6 ^оК

ΔS₁ = 11640/289,6 =40,2 Дж/град * моль

Для 30г кислоти число молей:

V =m / M_r = 30г / 60 г/ моль = 0,5 моль

ΔS₁ = 40,2 Дж/град. * моль * 0,5моль = 20,1 Дж/ град

Знаходимо зміну ентропії для процесу нагрівання:

ΔS₂ = C * ln * (T₂/T₁) = 30* 2,2 * ln * (273 + 60)/( 273 + 16,6) ;

ΔS₂ = 9,2 Дж/град.

ΔS = ΔS₁ + ΔS₂ = 20,1 Дж/град + 9,2 Дж/Град = 29,3 Дж/ град.

Порядок виконання роботи

1. Викладач проводить експрес опитування студентів за темою практичної роботи з метою виявлення готовності студента до виконання роботи.

2. Видача індивідуальних завдань для практичної роботи.

3. Студенти самостійно працюють над розрахунками, складають звіти, роблять висновки з роботи.

4. Захист практичної роботи має бути в усній або письмовій формі, як спланує заняття викладач.

Контрольні запитання:

1.Як читається другий закон термодинаміки?

2.Як математично виражається другий закон термодинаміки для хімічних процесів?

3.Написати математичне визначення ентропії.

4.Дати пояснення фізичного змісту поняття ентропія.

5.Якою формулою визначити ентропію одного моля ідеального газу?

6.Якою формулою визначити ентропію при нагріванні твердих тіл та рідин?

7.За допомогою якої формули можна визначити ентропію при переході речовини з одного агрегатного стану в інший?

8.Одиниці виміру ентропії .