Berechnen Sie die Änderung der Entropie aus der Reaktionswärme

Der Begriff "Entropie" bezieht sich auf Unordnung oder Chaos in einem System. Je größer die Entropie, desto größer die Störung. Entropie existiert in der Physik und Chemie, kann aber auch als in menschlichen Organisationen oder Situationen existierend bezeichnet werden. Im Allgemeinen tendieren Systeme zu größerer Entropie; Tatsächlich kann nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik die Entropie eines isolierten Systems niemals spontan abnehmen. In diesem Beispiel wird gezeigt, wie die Entropieänderung einer Systemumgebung nach einer chemischen Reaktion bei konstanter Temperatur und konstantem Druck berechnet wird.

Was Entropieänderung bedeutet

Beachten Sie zunächst, dass Sie niemals die Entropie S berechnen, sondern die Entropie ΔS ändern. Dies ist ein Maß für die Unordnung oder Zufälligkeit in einem System. Wenn ΔS positiv ist, bedeutet dies, dass die Umgebung eine erhöhte Entropie aufweist. Die Reaktion war exotherm oder exergonisch (unter der Annahme, dass neben Wärme auch andere Formen von Energie freigesetzt werden können). Wenn Wärme freigesetzt wird, erhöht die Energie die Bewegung von Atomen und Molekülen, was zu einer erhöhten Störung führt.

Wenn ΔS negativ ist, bedeutet dies, dass die Entropie der Umgebung verringert wurde oder dass die Umgebung Ordnung erlangt hat. Eine negative Entropieänderung entzieht der Umgebung Wärme (endotherm) oder Energie (endergonisch), was die Zufälligkeit oder das Chaos verringert.

Ein wichtiger Punkt, den man berücksichtigen sollte, ist, dass die Werte für & Dgr; S für sind die Umgebung! Es ist eine Frage der Sicht. Wenn Sie flüssiges Wasser in Wasserdampf umwandeln, nimmt die Entropie für das Wasser zu, obwohl sie für die Umgebung abnimmt. Noch verwirrender ist es, wenn Sie eine Verbrennungsreaktion in Betracht ziehen. Einerseits scheint es, als würde das Zerlegen eines Kraftstoffs in seine Bestandteile die Störung erhöhen, doch die Reaktion schließt auch Sauerstoff ein, der andere Moleküle bildet.

Entropie-Beispiel

Berechnen Sie die Entropie der Umgebung für die folgenden zwei Reaktionen.
a.) C₂H₈(g) + 5 O₂(g) → 3 CO₂(g) + 4H₂O (g)
ΔH = -2045 kJ
b.) H₂O (l) → H₂O (g)
ΔH = +44 kJ
Lösung
Die Änderung der Entropie der Umgebung nach einer chemischen Reaktion bei konstantem Druck und konstanter Temperatur kann durch die Formel ausgedrückt werden
ΔS_surr = -ΔH / T
wo
ΔS_surr ist die Änderung der Entropie der Umgebung
-ΔH ist Reaktionswärme
T = Absolute Temperatur in Kelvin
Reaktion a
ΔS_surr = -ΔH / T
ΔS_surr = - (- 2045 kJ) / (25 + 273)
** Denken Sie daran, ° C in K umzurechnen **
ΔS_surr = 2045 kJ / 298 K
ΔS_surr = 6,86 kJ / K oder 6860 J / K
Man beachte die Zunahme der umgebenden Entropie, da die Reaktion exotherm war. Eine exotherme Reaktion wird durch einen positiven ΔS-Wert angezeigt. Dies bedeutet, dass Wärme an die Umgebung abgegeben wurde oder dass die Umgebung Energie gewann. Diese Reaktion ist ein Beispiel für eine Verbrennungsreaktion. Wenn Sie diesen Reaktionstyp erkennen, sollten Sie immer mit einer exothermen Reaktion und einer positiven Entropieänderung rechnen.
Reaktion b
ΔS_surr = -ΔH / T
ΔS_surr = - (+ 44 kJ) / 298 K
ΔS_surr = -0,15 kJ / K oder -150 J / K
Diese Reaktion benötigte Energie aus der Umgebung, um fortzufahren und die Entropie der Umgebung zu verringern. Ein negativer ΔS-Wert zeigt an, dass eine endotherme Reaktion stattgefunden hat, die Wärme aus der Umgebung absorbiert hat.
Antworten:
Die Entropieänderung der Umgebung der Reaktion 1 und 2 betrug 6860 J / K bzw. -150 J / K.