Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Расчет изменения энтропии процессов расширения и сжатия идеального газа при различных условиях




Постоянный параметр p T V Q
ΔS

 

Если в системе, состоящей из идеального газа, изменяется несколько параметров, то, например, для изобарно-изотермического процесса:

4) Смешение идеальных газов при постоянных температуре и давлении

Если n1 молей одного газа, занимающего объем V1, смешиваются с n2 молями другого газа, занимающего объем V2, то общий объем будет равен V1 + V2, причем газы расширяются независимо друг от друга и занимают весь объем, поэтому общее изменение энтропии равно сумме изменений энтропии каждого газа:

где – мольная доля i-го газа в полученной газовой смеси. Изменение энтропии (3.23) всегда положительно, так как все , поэтому идеальные газы всегда расширяются необратимо.

5) Изменение энтропии при химической реакции

При постоянной температуре и давлении изменение энтропии может быть рассчитано как термодинамическая сумма мольных абсолютных стандартных энтропий веществ, участвующих в реакции:

Изменение энтропии в ходе химической реакции при произвольной температуре рассчитывают по уравнению:

можно выразить как функцию температуры, используя температурные ряды теплоемкости; если известны средние теплоемкости можно вынести за знак интеграла.

Изменение энтропии изолированной системы включает в себя два слагаемых: изменение энтропии процесса (ΔSпр.) и изменение энтропии теплового источника (ΔSт.ист.), который входит в систему для исключения возможности обмена ее энергией с окружающей средой. Тогда:

Важно отметить, что только эта суммарная величина позволяет предвидеть направление самопроизвольного процесса.

Статистическое определение энтропии основано на идее о том, что необратимые процессы в термодинамике вызваны переходом системы в более вероятное состояние, поэтому энтропию можно связать с вероятностью:

где k – постоянная Больцмана (k = R/NA), W – так называемая термодинамическая вероятность, т.е. число микросостояний, которые соответствуют данному макросостоянию системы. Формулу (2.27) называют формулой Больцмана.

Вероятность W какого-либо состояния равняется числу всех возможных сочетаний, посредством которых может быть реализовано данное состояние. С увеличением количества молекул и числа доступных уровней энергии термодинамическая вероятность резко увеличивается, так что для обычных молекулярных систем при повышении температуры и разупорядоченности энтропия возрастает. Верно и обратное.

Во многих случаях изменение энтропии процесса можно оценить качественно, основываясь на следующих соображениях:

  1. Энтропия всегда увеличивается при переходе из конденсированного состояния (твердого или жидкого) в парообразное.
  2. Энтропия возрастает при растворении твердого или жидкого вещества, причем чем больше степень диссоциации, тем заметней увеличивается энтропия. При растворении газов, напротив, энтропия уменьшается.
  3. Энтропия данного количества вещества увеличивается по мере усложнения молекул. Например, S(СO) < S(СО2).
  4. Для газообразных веществ энтропия зависит от массы частиц и их геометрического строения. Так, S(CO2) < S(NO2), поскольку при практически одинаковых молекулярных массах молекула СО2 имеет линейное строение в отличие от NO2.
  5. В химических реакциях энтропия возрастает, если в результате их увеличивается количество газообразных веществ.
  6. Энтропия системы увеличивается с ростом температуры.

 

2.







Дата добавления: 2015-10-15; просмотров: 139. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.005 сек.) русская версия | украинская версия