Spontaner Prozess in wissenschaftlichen Definitionen und Beispielen

In einem System, sei es Chemie, Biologie oder Physik, gibt es spontane Prozesse und nicht-spontane Prozesse.

Definition eines spontanen Prozesses

Ein spontaner Prozess ist ein eigenständiger Prozess ohne jeglichen Energieeintrag von außen. Zum Beispiel rollt eine Kugel eine Steigung hinunter; Wasser fließt bergab; Eis schmilzt zu Wasser; Radioisotope werden zerfallen; und Eisen wird rosten. Es ist kein Eingriff erforderlich, da diese Prozesse thermodynamisch günstig sind. Mit anderen Worten ist die Anfangsenergie höher als die Endenergie.

Beachten Sie, dass die Geschwindigkeit eines Prozesses keinen Einfluss darauf hat, ob er spontan abläuft oder nicht: Es kann einige Zeit dauern, bis Rost sichtbar wird. Er entsteht jedoch, wenn Eisen der Luft ausgesetzt wird. Ein radioaktives Isotop kann sofort oder nach Millionen oder sogar Milliarden von Jahren zerfallen. dennoch wird es verfallen.

Spontan versus nicht spontan

Die Umkehrung eines spontanen Prozesses ist ein nicht-spontaner Prozess: Es muss Energie hinzugefügt werden, damit einer auftritt. Beispielsweise wandelt sich Rost nicht von alleine in Eisen um. Ein Tochterisotop kehrt nicht in seinen Ausgangszustand zurück.

Gibbs Freie Energie und Spontanität

Die Änderung der freien Gibbs-Energie oder der Gibbs-Funktion kann verwendet werden, um die Spontaneität eines Prozesses zu bewerten. Bei konstanter Temperatur und konstantem Druck lautet die Gibbs-Gleichung ΔG = ΔH - TΔS, wobei ΔH die Änderung der Enthalpie, ΔS die Änderung der Entropie und ΔG die Menge der freien oder verfügbaren Energie ist. Wie für die Ergebnisse:

• Wenn & Dgr; G negativ ist, ist der Prozess spontan;
• Wenn & Dgr; G positiv ist, ist der Prozess nicht spontan (aber würde in der umgekehrten Richtung spontan sein);
• Wenn & Dgr; G Null ist, ist der Prozess im Gleichgewicht und es tritt im Laufe der Zeit keine Nettoveränderung auf.