entropije Entropija raste ako se krećemo od čvrstog preko tečnog do gasovitog stanja: S čvrsto < S tečno << S gas

Transcript

1 ,4,4, Odreñivanje promene entropije,4,4,, romena entropije pri promeni faza Molekular ularna interpretacija entropije Entropija raste ako se krećemo od čvrstog preko tečnog do gasovitog stanja: čvrsto < tečno << gas

2 orast entropije pri prelasku iz čvrstog u tečno i tečnog u gasovito stanje

3 Entropija ija-fazni prelazi U kristalu leda molekuli vode su na ureñen način rasporeñeni i povezani vodoničnim vezama, Kada se led topi, ureñen kristal leda se razara, a molekuli vode su haotičnije rasporeñeni u tečnosti,

4 romena entropije pri faznim prelazima q rev isp, m p, m t, m H 0 isp, m stk 0 mr, m 0 č 0 t H 0 mr, m stm Entropije isparavanja: cal/(mol K) odnosno 88 J/(mol K),

5 Entropije isparavanja: cal/(mol K) odnosno 88 J/(mol K) rutonovo pravilo isp H O (kj mol - ) θ ntk ( o C) isp O (kj mol - ) Benzen +30,8 80, +87, CCl 4 +30,0 76,7 +85,8 Cikloheksan +30, 80,7 +85, H +8,7-60,4 +87,9 Metan +8,8-6,5 +73, H O +40,7 00,0 +09,

6 .4.4. Odreñivanje promene entropije,4,4,, romena entropije idealnog gasa C ln + R ln + + C ln R ln C p s 0 R C p ln R ln + s0' ln ln R ln Rln p C C p ln ln vi ovi izrazi za promenu entropije sistema važe i za reverzibilne i ireverzibilne romene jer je entropija funkcija stanja.

7 romena entropije sa, i C odnosno C ( ) ln d C d C ( ) ln d C d C d ( ) p C odnosno C Maksvelove relacije

8 ermodinamičke jednačine stanja U H +

9 Entropija mešanja Šta se dešava kada se mešaju dva idealna gasa? meš R n ln n i i x i Šta se dešava kada rastavramo neku supstanciju u rastvaraču?

10 Molekular ularna interpretacija entropije Entropija raste kada se čvrsta ili tečna supstancija rastvara u rastvaraču, Ovo je zato što se kristalna rešetka razara dovodeći do veće neureñenosti,

11 Entropija ija-rastvaranje Cs(č) + H O(t) CsOH(aq) + H (g). Da li je reakcija spontana? Jeste,, Kog znaka je H o? Negativnog, 3, Kog znaka je o? ozitivnog,

12 Odreñivanje entropije p klj isp p p klj klj t t d g C H d t C d č C ) ( ) ( ) ( (0) ) ( 0 3 C p a Debajeva aproksimacija

13 Molekular ularna interpretacija entropije Entropije komplikovanijih molekula su veće od entropija jednostavnijih molekula: (CH 4 ) < (C H 6 ) III zakon termodinamike: idealan kristal na 0 K ima apsolutnu entropiju nula,

14 Molekular ularna interpretai nterpretacija entropije Molekul CH 4 (g) 86,3 C H 6 (g) 9,5 C 3 H 8 (g) 69,9 o (J/mol,K) H O(g) 88,83 H O(t) 69,9 CO (g) 3,6 CO (aq) CH 3 CO H(t) 60 CH 3 CO H(aq) 79 Koje opšte pravilo o entropiji je ovde ilustrovano?

15 Molekular ularna interpretacija entropije Molecule CH 4 (g) 86,3 C H 6 (g) 9,5 C 3 H 8 (g) 69,9 o (J/mol,K) H O(g) 88,83 H O(t) 69,9 CO (g) 3,6 CO (aq) CH 3 CO H(t) 60 CH 3 CO H(aq) 79 Koje opšte pravilo o entropiji je ovde ilustrovano?

16 Molekularna Interpretacija Entropije Molekul CH 4 (g) 86,3 C H 6 (g) 9,5 C 3 H 8 (g) 69,9 o (J/mol,K) H O(g) 88,83 H O(l) 69,9 CO (g) 3,6 CO (aq) CH 3 CO H(l) 60 CH 3 CO H(aq) 79 Koje opšte pravilo o entropiji je ovde ilustrovano?

17 Molekular ularna interpretacija entropije Molekul CH 4 (g) 86,3 C H 6 (g) 9,5 C 3 H 8 (g) 69,9 o (J/mol,K) H O(g) 88,83 H O(l) 69,9 CO (g) 3,6 CO (aq) CH 3 CO H(l) 60 CH 3 CO H(aq) 79 Koje opšte pravilo o entropiji je ovde ilustrovano?

18 Razumevanje entropije Makroskopski pogled: oplota d Q

19 Razumevanje entropije Mikroskopski pogled: mera neureñenosti Čvrsto ečno Gas Neureñenost, haotičnost Entropija f (W )

20 .4.5. tatistička definicija entropije Mala verovatnoca Najveca verovatnoca erovatnoća da se oba molekula nañu u istoj zapremini iznosi (/), tj, ¼, a da se svi molekuli u molu nañu u jednoj od dve zapremine je (/) N A

21 Makroskopska priroda II zakona amo je stanje (,5 %) u kojima su svi molekuli u istom balonu od od 8 mogućih 3 stanja-, Najverovatnije stanju u kome su molekuli rasporeñeni u oba balona,

22 ermodinamička verovatnoća pontani procesi predstavljaju prelaz sistema iz manje verovatnog u više verovatno stanje, Entropija je u funkcionalnoj vezi sa termodinamičkom verovatnoćom tog stanja, W: f (W) ermodinamička verovatnoća stanja sistema predstavlja ukupan broj načina na koji se dati sistem u odreñenom termodinamičkom stanju može ostvariti prema broju načina na koje se mogu ostvariti sva stanja koja su za dati sistem moguća, W se može definisati i kao broj mikroskopski različitih konfiguracija sistema, koje sistem može da zauzme, a da se ne oseti makroskopska razlika Richard Feynman: Mi merimo nered brojem načina na koje se sistem ima urediti, a da spolja izgleda isto

23 Entropija ija-statistička definicija W W f W ( ) f W ( ) W + f ( W) W W W f ( W ) + f ( W ) f ( W) f ( W W ) klnw + b b0 klnw k-bolcmanova konstanta, kr/n A, J/K

24 Entropija ija-statistička definicija Ludwig Boltzmann je prvi jasno razumeo značaj neredaneureñenosti u razumevanju hemijskih i fizičkih procesa, Ludwig Boltzmann Entropija (): mera neureñenosti sistema, k ln W

25 Odreñivanje Entropije R ln f / i ( mol idealnog gasa) R ln i / f Širenje, porast zapremine je spontan proces N A W ( a ) ( ) k ln k ln R ln N W A ( a )

26 Kombinovanje I i II zakona-gibsove jednačine Zakoni termodinamike nam omogućavaju da neñemo veze izmeñu različitih veličina, a koje ne bismo očekivali, I zakon: du dq + dw za reverzibilnu izotermsku promenu: dw rev -pd dq rev d du d d I osnovna termodinamička jednačina ili I Gibsova jednačina važi za svaki zatvoren sistem u kome se vrši samo zapreminski rad na reverzibilan ili ireverzibilan način

27 U f (, ) d U d U du + U U du d d Maksvelova relacija rimenjuje se Ojlerova relacija

28 H f (, ) dh du + d + d d dhd+d II osnovna termodinamička jednačina ili II Gibsova jednačina: d H d H dh + H H rimenjuje se Ojlerova relacija Maksvelova relacija

29 .4.6. Gibbs-ove jednačine eza I i II zakona termodinamike du d d dh d + d Gibbs-ove jednačine Maxwell-ove relacije