विभिन्न प्रक्रियाओं में एन्ट्रापी परिवर्तन की गणना। थर्मोडायनामिक प्रक्रियाओं में एन्ट्रापी परिवर्तन

संतुलन प्रक्रियाओं के लिए लिखे गए फॉर्म में थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम हमें एन्ट्रॉपी के पूर्ण मूल्य की गणना करने की अनुमति नहीं देता है, बल्कि सिस्टम के दो राज्यों में केवल एन्ट्रॉपी में अंतर की गणना करने की अनुमति देता है।

. (2.4)

पदार्थ के 1 मोल पर विचार करें :

ए) इज़ोटेर्मल प्रक्रियाएं (टी = कॉन्स्ट).

एक स्थिर तापमान पर, पदार्थों के चरण परिवर्तन की प्रक्रियाएँ होती हैं: पिघलना, वाष्पीकरण और अन्य। इसलिए, जब ये प्रक्रियाएँ संतुलन में होती हैं, तो दबाव आमतौर पर स्थिर रहता है
और

, (2.5)

कहाँ
- चरण संक्रमण की एन्थैल्पी।

बी) आइसोबैरिक प्रक्रियाएं (आर = कॉन्स्ट).

यदि ताप स्थिर दबाव पर होता है, तो

, (2.6)

कहाँ एन– पदार्थ के मोलों की संख्या. तब

. (2.7)

उदाहरण 2.1. 25 से 600 0 C तक 1 मोल अल को गर्म करने पर एन्ट्रापी में परिवर्तन का निर्धारण करें, यदि इस सीमा में इसके लिए ताप क्षमता निम्नानुसार तापमान पर निर्भर करती है:

, (जे/मोल के)।

समाधान। समीकरण (2.7) के अनुसार हमारे पास है:

,

(जे/मोल के)।

ग) आइसोकोरिक प्रक्रियाएं (वी = कॉन्स्ट).

यदि ताप स्थिर आयतन पर होता है, तो

. (2.8)

. (2.9)

एक आदर्श गैस के 1 मोल के लिए यह सत्य है :

a) आयतन और तापमान बदलते समय

, (2.10)

इसे ध्यान में रखते हुए
.

बी) जब दबाव और तापमान बदलता है

. (2.11)

किसी भी तापमान पर किसी भी पदार्थ के लिए, यदि हम उपयोग करते हैं तो एन्ट्रापी का पूर्ण मूल्य निर्धारित किया जा सकता है मांगना काष्ठफलक : पूर्ण शून्य पर किसी भी व्यक्तिगत पदार्थ के उचित रूप से निर्मित क्रिस्टल की एन्ट्रापी शून्य होती है।

यदि कोई पदार्थ किसी तापमान पर है टीगैसीय अवस्था में है, तो इसकी पूर्ण एन्ट्रापी की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:

2.2.2. रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान एन्ट्रापी परिवर्तन की गणना।

रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान एन्ट्रापी में परिवर्तन की गणना सूत्र का उपयोग करके की जाती है:

कहाँ
- पदार्थों की मानक एन्ट्रापी टी= 298.15 कि.

प्रत्येक पदार्थ की विशेषता एक मानक एन्ट्रापी होती है
- 298.15 K पर किसी पदार्थ के 1 मोल की एन्ट्रापी और 1 एटीएम का दबाव। एन्ट्रॉपी मानों का आयाम J/(mol K) या cal/(mol K) होता है। सरल पदार्थों की मानक एन्ट्रॉपी शून्य नहीं होती हैं।

2.2.3. सहज (अपरिवर्तनीय) प्रक्रियाओं के दौरान एन्ट्रापी परिवर्तन की गणना।

अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं के लिए
और समीकरण (2.4) लागू नहीं है. एन्ट्रॉपी राज्य का एक कार्य है और इसका परिवर्तन प्रक्रिया के पथ पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि सिस्टम की अंतिम और प्रारंभिक स्थिति से निर्धारित होता है। किसी भी गैर-संतुलन प्रक्रिया में एन्ट्रापी में परिवर्तन की गणना समान प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं के बीच से गुजरने वाली संतुलन प्रक्रियाओं के एक निश्चित सेट के साथ प्रतिस्थापित करके की जा सकती है, जिनमें से प्रत्येक के लिए मूल्य की गणना की जा सकती है।
. तब:

. (2.14)

2.3. गिब्स ऊर्जा, हेल्महोल्ट्ज़ ऊर्जा। गिब्स-हेल्महोल्ट्ज़ समीकरण।

पृथक प्रणालियों में, एन्ट्रापी केवल बढ़ती है और संतुलन पर अधिकतम तक पहुंचती है। इसलिए, इसे ऐसी प्रणालियों में सहज प्रक्रियाओं की घटना के लिए एक मानदंड के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। हालाँकि, व्यवहार में, अधिकांश प्रक्रियाएँ गैर-पृथक प्रणालियों में होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप उन्हें सहज प्रक्रियाओं को निर्देशित करने और इन प्रणालियों में संतुलन प्राप्त करने के लिए अपने स्वयं के मानदंड चुनने होंगे। ऐसे मानदंड एन्ट्रापी और आंतरिक ऊर्जा के अलावा अन्य थर्मोडायनामिक कार्य हैं। उन्हें इस तरह से चुना जाता है कि उनकी मदद से अध्ययन के तहत सिस्टम के सभी थर्मोडायनामिक मापदंडों को स्पष्ट रूप से निर्धारित करना संभव है। ये सभी राज्य के कार्य हैं और सिस्टम के एक स्थान से दूसरे स्थान पर जाने पर स्पष्ट रूप से बदलते हैं। जब सिस्टम संतुलन स्थिति में पहुंचता है, तो प्रत्येक फ़ंक्शन न्यूनतम मान से गुजरता है। ऐसे गुण थर्मोडायनामिक अनुसंधान की विभिन्न समस्याओं को हल करने के लिए विश्लेषणात्मक पद्धति में इन कार्यों के व्यापक उपयोग को निर्धारित करते हैं।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ऐसे कार्यों को अक्सर विशेषता कहा जाता है। चारित्रिक कार्य एक प्रणाली की स्थिति का एक कार्य है जिसके माध्यम से और इसके व्युत्पन्न प्रणाली के सभी थर्मोडायनामिक गुणों को स्पष्ट रूप में व्यक्त किया जा सकता है।

ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम के अनुसार :

 ए =  क्यू – ड्यू. (2.15)

यहाँ सुप्रसिद्ध संबंध को प्रतिस्थापित कर रहा हूँ  क्यू ≤ टीडीएस,हम पाते हैं

 ए ≤ टीडीएस – ड्यू, (2.16)

जहां समान चिह्न प्रतिवर्ती संतुलन प्रक्रियाओं को संदर्भित करता है, और असमानता चिह्न अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं को संदर्भित करता है। आइए हम (2.16) को एकीकृत करें टी = कॉन्स्ट:

ए टी ≤ टी(एस 2 – एस 1) – (यू 2 – यू 1) = (यू 1 – टी.एस. 1) – (यू 2 – टी.एस. 2). (2.17)

समारोह ( यू – टी.एस.) इज़ोटेर्माल प्रक्रियाओं में संतुलन के अध्ययन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। वे उसे बुलाते हैं आइसोकोरिक-इज़ोटेर्मल संभावनाया हेल्महोल्ट्ज़ ऊर्जा और प्रतीक द्वारा निर्दिष्ट किया गया है एफ. इसके अलावा, किसी भी इज़ोटेर्मल प्रक्रिया के लिए:

डीएफ = डीयू – टीडीएस, (2.18)

∆F = ∆U – टी∆एस, (2.19)

और एक इज़ोटेर्मल प्रक्रिया में अधिकतम कार्य होता है

(ए टी)अधिकतम = –∆F. (2.20)

फ़ंक्शन F स्थिर तापमान और आयतन पर होने वाली सहज प्रक्रियाओं की दिशा और सीमा निर्धारित करता है।

आइसोकोरिक-आइसोथर्मल क्षमता के करीब एक फ़ंक्शन है जो निरंतर तापमान और दबाव पर सिस्टम के लिए प्रक्रियाओं की सहज घटना की दिशा और सीमा निर्धारित करता है। इस फ़ंक्शन को कहा जाता है समदाब रेखीय-समतापी संभावनाया गिब्स ऊर्जा , प्रतीक द्वारा दर्शाया गया है जीऔर इसे इस प्रकार परिभाषित किया गया है

जी=एच – टी.एस.. (2.21)

जी=यू – टीएस + पीवी = एफ+पीवी. (2.22)

होने देना आर= स्थिरांक, फिर

ए टी ≤ –∆F = F 1 – एफ 2 , (2.23)

ए टी  + पी(वी 2 – वी 1) ≤ एफ 1 – एफ 2 , (2.24)

ए टी  ≤ (एफ 1 +पी.वी 1) – (एफ 2 + पीवी 2) = जी 1 – जी 2 , (2.25)

कहाँ एटी  – उपयोगी कार्य (विस्तार कार्य के अलावा कोई अन्य कार्य)। तब

ए टी  ≤-∆G. (2.26)

इसके अलावा, इज़ोटेर्मल प्रक्रियाओं के लिए

, (2.27)

और इज़ोटेर्माल प्रक्रिया में अधिकतम कार्य

, (2.29)

वे। अधिकतम उपयोगी कार्य आइसोथर्मल प्रक्रिया के अधिकतम कार्य के बराबर होता है जिसमें बाहरी दबाव बलों के विरुद्ध कार्य को घटा दिया जाता है। कार्य जीऔर एफकहा जाता है थर्मोडायनामिक क्षमताएँ , क्योंकि कुछ शर्तों के तहत वे सहज प्रक्रियाओं के दौरान न्यूनतम हो जाते हैं।

होने देना
, तब

. (2.30)

1). सिस्टम पर टी, वी = कॉन्स्ट
, यानी Δ एफ≤ 0. एक आइसोकोरिक-इज़ोटेर्मल प्रणाली में संतुलन की स्थिति: डीएफ = 0, Δ एफ = 0, एफ = एफमि.

2). सिस्टम पर आर, टी = कॉन्स्ट. तब
एक समदाब रेखीय-समतापीय प्रणाली में संतुलन की स्थिति: डीजी = 0, Δ जी = 0, जी = जीमि.

निष्कर्ष: स्थिर तापमान और आयतन पर प्रणालियों में, केवल वे प्रक्रियाएँ जो हेल्महोल्ट्ज़ ऊर्जा में कमी के साथ होती हैं, अनायास हो सकती हैं एफ, और उनकी घटना की सीमा, यानी संतुलन की स्थिति दी गई शर्तों के लिए फ़ंक्शन के एक निश्चित न्यूनतम मूल्य की उपलब्धि है एफ; स्थिर तापमान और दबाव पर प्रणालियों में, केवल वे प्रक्रियाएँ जो गिब्स ऊर्जा में कमी के साथ होती हैं, अनायास हो सकती हैं जी, और उनकी घटना की सीमा, यानी संतुलन की स्थिति दी गई शर्तों के लिए फ़ंक्शन के एक निश्चित न्यूनतम मूल्य की उपलब्धि है जी.

हम ऐसे संबंध प्राप्त करते हैं जो निर्भरता का वर्णन करते हैं
और
तापमान पर. सामान्य तौर पर (और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए):

राज्य फ़ंक्शन में पूर्ण अंतर के गुण होते हैं, अर्थात। अगर
, वह

. (2.33)

दूसरी ओर:

एफ=यू – टी.एस., (2.34)

डीएफ = डीयू – टीडीएस – एसडीटी. (2.35)

ध्यान में रख कर

डीयू =, (2.36)

हम पाते हैं

. (2.37)

समीकरण (2.37) और (2.33) की तुलना करने पर यह स्पष्ट है कि

, (2.38)

. (2.39)

इसी तरह के लिए
, हम पाते हैं:

, (2.40)

, (2.41)

. (2.42)

संबंध (2.39) और (2.42) को क्रमशः समीकरण (2.31) और (2.32) में प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं:

, (2.43)

. (2.44)

अंतिम दो समानताएँ आवश्यक निर्भरताएँ हैं
और
तापमान पर और उन्हें बुलाया जाता है गिब्स-हेल्महोल्ट्ज़ समीकरण .

3.3. एक निश्चित अक्ष के चारों ओर एक कठोर पिंड का घूमना, इसकी जड़ता का क्षण और गतिज ऊर्जा।

3.4. आवेग का क्षण. कोणीय संवेग के संरक्षण का नियम. घूर्णी गति के लिए गतिशीलता का दूसरा नियम।

व्याख्यान संख्या 4

4.1. द्रव एवं गैस की गति का वर्णन. तरल पदार्थ और गैसों की श्यानता.

4.2. सातत्य समीकरण।

4.3. बर्नौली का समीकरण और उससे निष्कर्ष

व्याख्यान क्रमांक 5

5.1. हार्मोनिक कंपन.

5.2. हार्मोनिक कंपन का जोड़.

5.3. लंबवत कंपनों का जोड़.

5.4. दोलनों का विभेदक समीकरण.

5.5. दोलन प्रक्रियाओं में ऊर्जा संबंध।

5.6. गणितीय और भौतिक पेंडुलम का दोलन

5.7. मजबूर दोलनों का समीकरण. गूंज

व्याख्यान संख्या 6

6.1.लोचदार मीडिया में तरंगें और उनके प्रकार। तरंग अग्र, समतल और गोलाकार तरंगें।

6.2. तरंग ऊर्जा

6.3. किसी ठोस में लोचदार तरंगें

व्याख्यान संख्या 7

7.1. एमकेटी के बुनियादी प्रावधान।

पदार्थ की समग्र अवस्थाएँ

7.2. प्रायोगिक आदर्श गैस नियम

अवोगाद्रो का नियम

7.3. राज्य का आदर्श गैस समीकरण

7.4. एक आदर्श गैस के आणविक गतिज सिद्धांत का मूल समीकरण।

7.5. गति द्वारा अणुओं के वितरण के लिए मैक्सवेल का नियम।

7.6. बैरोमीटर का सूत्र. बोल्ट्ज़मान वितरण

व्याख्यान संख्या 8

8.2. एक आदर्श गैस में अणुओं का टकराव और परिवहन घटनाएँ

8.3. टकरावों की औसत संख्या और अणुओं की औसत मुक्त यात्रा का समय

8.4.अणुओं का माध्य मुक्त पथ

8.5. गैसों में प्रसार

8.6. गैस की चिपचिपाहट

8.7. गैसों की तापीय चालकता

8.8. परासरण। परासरणी दवाब

व्याख्यान संख्या 9

9.1. अणुओं की स्वतंत्रता की डिग्री पर ऊर्जा वितरण

9.2. आंतरिक ऊर्जा

9.3. इसके विस्तार के दौरान गैस का कार्य

9.4. ऊष्मागतिकी का प्रथम नियम

9.5. ताप की गुंजाइश। मेयर का समीकरण

9.6. रूद्धोष्म प्रक्रिया

9.7. बहुउष्णकटिबंधीय प्रक्रिया

9.8. ताप इंजन का संचालन सिद्धांत. कार्नोट चक्र और इसकी दक्षता।

9.9. एन्ट्रापी. एन्ट्रापी का भौतिक अर्थ. एन्ट्रापी और संभाव्यता.

9.10. ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम और इसका सांख्यिकीय अर्थ।

व्याख्यान संख्या 10

10.1. वास्तविक गैसें, वैन डेर वाल्स समीकरण।

वैन डेर वाल्स समीकरण गुणात्मक रूप से द्रवीकरण के दौरान गैस के व्यवहार का अच्छी तरह से वर्णन करता है, लेकिन जमने की प्रक्रिया के लिए अनुपयुक्त है।

10.2. एकत्रीकरण और चरण संक्रमण की अवस्थाओं की बुनियादी विशेषताएं और पैटर्न।

दूसरे क्रम के चरण परिवर्तन। तरल हीलियम. अति तरल

10.3. किसी द्रव का पृष्ठ तनाव. लाप्लास दबाव.

10.4. केशिका घटनाएँ

10.5. एसएनएफ

क्रिस्टल में दोष

क्रिस्टल के तापीय गुण

तरल क्रिस्टल

व्याख्यान संख्या 11

11.1. निकायों के विद्युत गुण। बिजली का आवेश। आवेश संरक्षण का नियम

11.2. कूलम्ब का नियम

11.3. इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र. विद्युत क्षेत्र की ताकत. फ़ील्ड रेखाएँ.

11.4. विद्युत द्विध्रुव

11.5. तनाव वेक्टर प्रवाह. ओस्ट्रोग्रैडस्की-गॉस प्रमेय

11.6. स्थिरवैद्युत क्षेत्र का कार्य आवेशों को स्थानांतरित करने के लिए बाध्य करता है।

11.6. संभावना। संभावित अंतर। एक बिंदु आवेश, द्विध्रुव, गोले की क्षमता।

11.7. विद्युत क्षेत्र की ताकत और क्षमता के बीच संबंध

11.8. डाइलेक्ट्रिक्स के प्रकार. ढांकता हुआ का ध्रुवीकरण.

11.9. ढांकता हुआ क्षेत्र के लिए ओस्ट्रोग्रैडस्की-गॉस प्रमेय। सदिशों के बीच संबंध - विस्थापन, - तनाव और - ध्रुवीकरण

11.10. इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में कंडक्टर

11.11. बाहरी इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में कंडक्टर। विद्युत क्षमता

11.12. आवेशित चालक, चालक प्रणाली और संधारित्र की ऊर्जा

व्याख्यान संख्या 12

12.1. बिजली. वर्तमान ताकत और घनत्व.

12.3. श्रृंखला के सजातीय खंड के लिए ओम का नियम। कंडक्टर प्रतिरोध.

12.4. सर्किट के गैर-समान खंड के लिए ओम का नियम

12.5. जूल-लेन्ज़ कानून. कार्य एवं वर्तमान शक्ति.

12.6. किरचॉफ के नियम

व्याख्यान संख्या 13

13.1. धातुओं की विद्युत चालकता का शास्त्रीय सिद्धांत

13.2. किसी गर्म स्त्रोत से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन। निर्वात में विद्युत धारा.

13.3. गैसों में विद्युत धारा. गैस डिस्चार्ज के प्रकार.

आत्मनिर्भर गैस निर्वहन और उसके प्रकार

व्याख्यान संख्या 14

14.1. एक चुंबकीय क्षेत्र. धाराओं की चुंबकीय अंतःक्रिया. एम्पीयर का नियम. चुंबकीय प्रेरण वेक्टर.

14.2. बायोट-सावर्ट-लाप्लास कानून. आयताकार और वृत्ताकार धाराओं का चुंबकीय क्षेत्र।

14.3. चुंबकीय प्रेरण वेक्टर का परिसंचरण। सोलेनॉइड और टोरॉयड क्षेत्र

14.4. चुंबकीय प्रवाह। गॉस का प्रमेय

14.5. किसी कंडक्टर और फ्रेम को चुंबकीय क्षेत्र में धारा के साथ घुमाने का कार्य

14.6. किसी गतिशील आवेश पर चुंबकीय क्षेत्र का प्रभाव। लोरेंत्ज़ बल

14.7. पदार्थ में चुंबकीय क्षेत्र. चुंबकत्व और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत।

14.8. पदार्थ में चुंबकीय क्षेत्र के लिए कुल धारा नियम

14.9. चुम्बकों के प्रकार

व्याख्यान 15

15.1. विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना.

15.2. स्व-प्रेरण घटना

15.3. चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा

15.4. मैक्सवेल का विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत.

1) मैक्सवेल का पहला समीकरण

2) करंट मिलाना। मैक्सवेल का दूसरा समीकरण

3) मैक्सवेल का तीसरा और चौथा समीकरण

4) मैक्सवेल के समीकरणों की संपूर्ण प्रणाली विभेदक रूप में

15.5. प्रत्यावर्ती धारा

व्याख्यान संख्या 16

16.1. ज्यामितीय प्रकाशिकी के बुनियादी नियम। प्रकाश का पूर्ण आंतरिक परावर्तन.

16.2. गोलाकार सतह पर प्रकाश का परावर्तन और अपवर्तन। लेंस.

16.3. बुनियादी फोटोमीट्रिक मात्राएँ और उनकी इकाइयाँ

17.1. प्रकाश का हस्तक्षेप. प्रकाश तरंगों की सुसंगतता और एकवर्णीयता। ऑप्टिकल पथ की लंबाई और किरणों का ऑप्टिकल पथ अंतर।

17.2. हस्तक्षेप पैटर्न प्राप्त करने की विधियाँ।

17.3. पतली फिल्मों में हस्तक्षेप.

17.4. प्रकाशिकी कोटिंग

17.5. प्रकाश का विवर्तन और उसके अवलोकन की स्थितियाँ। ह्यूजेन्स-फ्रेस्नेल सिद्धांत. डिफ़्रैक्शन ग्रेटिंग। एक स्थानिक झंझरी द्वारा विवर्तन. वुल्फ-ब्रैग फॉर्मूला

17.6. सरलतम बाधाओं से फ़्रेज़नेल विवर्तन।

17.7. समानांतर बीम में विवर्तन (फ्रौनहोफ़र विवर्तन)

17.8. स्थानिक झंझरी द्वारा विवर्तन. वोल्फ-ब्रैग फॉर्मूला.

17.9. प्रकाश का ध्रुवीकरण. प्राकृतिक और ध्रुवीकृत प्रकाश.

17.10. परावर्तन और अपवर्तन के दौरान प्रकाश का ध्रुवीकरण। ब्रूस्टर का नियम.

17.11. द्विअपवर्तन के दौरान ध्रुवीकरण।

17.12. ध्रुवीकरण के तल का घूर्णन.

17.13. प्रकाश का फैलाव. प्रकाश का अवशोषण (अवशोषण)।

व्याख्यान संख्या 18

18.1. विकिरण की क्वांटम प्रकृति. थर्मल विकिरण और इसकी विशेषताएं। किरचॉफ का नियम. स्टीफ़न-बोल्ट्ज़मैन और वीन कानून।

18.2.फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के प्रकार. बाह्य फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के नियम. फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के लिए आइंस्टीन का समीकरण।

18.3. फोटॉन द्रव्यमान और संवेग. हल्का दबाव. कॉम्पटन प्रभाव.

व्याख्यान संख्या 19

19.2. हाइड्रोजन परमाणु का रेखा स्पेक्ट्रम।

19.3. बोह्र की अभिधारणाएँ. फ़्रैंक और हर्ट्ज़ के प्रयोग.

व्याख्यान संख्या 20

20.1.परमाणु नाभिक.

20.2.परमाणु बल.

20.3. परमाणु बंधन ऊर्जा. सामूहिक दोष.

20.4. परमाणु विखण्डन अभिक्रियाएँ।

2.5.थर्मोन्यूक्लियर संलयन।

20.6.रेडियोधर्मिता। रेडियोधर्मी क्षय का नियम.

स्वतंत्र कार्य अनुसूची

प्रयोगशाला और व्यावहारिक कक्षाओं की अनुसूची

यांत्रिकी संगोष्ठी की तैयारी के लिए प्रश्नों की सूची

सूत्रों

परिभाषाएं

परीक्षा के लिए प्रश्न

प्रयोगशाला कार्य के नियम एवं नमूना

9.9. एन्ट्रापी. एन्ट्रापी का भौतिक अर्थ. एन्ट्रापी और संभाव्यता.

कार्नोट चक्र के अनुसार चलने वाले ताप इंजन की दक्षता को ध्यान में रखते हुए, यह ध्यान दिया जा सकता है कि रेफ्रिजरेटर के तापमान और हीटर के तापमान का अनुपात कार्यशील तरल पदार्थ द्वारा दी गई गर्मी की मात्रा के अनुपात के बराबर है। रेफ्रिजरेटर और हीटर से प्राप्त ऊष्मा की मात्रा। इसका मतलब यह है कि कार्नोट चक्र के अनुसार चलने वाले एक आदर्श ताप इंजन के लिए, निम्नलिखित संबंध है:
. नज़रिया लॉरेंज ने फोन किया गर्मी कम हो गई . एक प्राथमिक प्रक्रिया के लिए, कम हुई ऊष्मा बराबर होगी . इसका मतलब यह है कि जब कार्नोट चक्र लागू किया जाता है (और यह एक प्रतिवर्ती चक्रीय प्रक्रिया है), कम गर्मी अपरिवर्तित रहती है और राज्य के एक कार्य के रूप में व्यवहार करती है, तो, जैसा कि ज्ञात है, गर्मी की मात्रा प्रक्रिया का एक कार्य है।

प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं के लिए ऊष्मागतिकी के पहले नियम का उपयोग करना,
और इस समानता के दोनों पक्षों को तापमान से विभाजित करने पर, हमें मिलता है:

(9-41)

आइए हम मेंडेलीव-क्लैपेरॉन समीकरण से व्यक्त करें
, समीकरण (9-41) में प्रतिस्थापित करें और प्राप्त करें:

(9-42)

आइए इसे ध्यान में रखें
, ए
, उन्हें समीकरण (9-42) में प्रतिस्थापित करें और प्राप्त करें:

(9-43)

इस समानता का दाहिना पक्ष एक पूर्ण अंतर है, इसलिए, प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं में, कम गर्मी भी एक पूर्ण अंतर है, जो राज्य फ़ंक्शन का संकेत है।

राज्य फलन जिसका विभेदक है , बुलाया एन्ट्रापी और नामित किया गया है एस . इस प्रकार, एन्ट्रापी राज्य का एक कार्य है। एन्ट्रापी शुरू करने के बाद, सूत्र (9-43) इस तरह दिखेगा:

, (9-44)

कहाँ डी एस– एन्ट्रापी वृद्धि. समानता (9-44) केवल प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं के लिए मान्य है और परिमित प्रक्रियाओं के दौरान एन्ट्रापी में परिवर्तन की गणना के लिए सुविधाजनक है:

(9-45)

यदि कोई प्रणाली प्रतिवर्ती तरीके से एक वृत्ताकार प्रक्रिया (चक्र) से गुजरती है, तो
, और, इसलिए, S=0, तो S = स्थिरांक।

एक प्रारंभिक प्रक्रिया के लिए एन्ट्रापी की वृद्धि के माध्यम से गर्मी की मात्रा को व्यक्त करना, और इसे थर्मोडायनामिक्स के पहले नियम के समीकरण में प्रतिस्थापित करना, हमें इस समीकरण को लिखने का एक नया रूप प्राप्त होता है, जिसे आमतौर पर कहा जाता है बुनियादी थर्मोडायनामिक पहचान:

(9-46)

इस प्रकार, प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं के दौरान एन्ट्रापी में परिवर्तन की गणना करने के लिए, कम गर्मी का उपयोग करना सुविधाजनक है।

अपरिवर्तनीय गैर-संतुलन प्रक्रियाओं के मामले में
, और अपरिवर्तनीय परिपत्र प्रक्रियाओं के लिए यह धारण करता है क्लाउसियस असमानता :

(9-47)

आइए विचार करें कि एक पृथक थर्मोडायनामिक प्रणाली में एन्ट्रापी का क्या होता है।

एक पृथक थर्मोडायनामिक प्रणाली में, राज्य में किसी भी प्रतिवर्ती परिवर्तन के साथ, इसकी एन्ट्रापी नहीं बदलेगी। गणितीय रूप से, इसे इस प्रकार लिखा जा सकता है: S = स्थिरांक।

आइए विचार करें कि एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया के दौरान थर्मोडायनामिक प्रणाली की एन्ट्रापी का क्या होता है। आइए मान लें कि पथ L 1 के साथ अवस्था 1 से अवस्था 2 में संक्रमण प्रतिवर्ती है, और पथ L 2 के साथ अवस्था 2 से अवस्था 1 में संक्रमण अपरिवर्तनीय है (चित्र 9.13)।

तब क्लॉसियस असमानता (9-47) मान्य है। आइए हम अपने उदाहरण के अनुरूप इस असमानता के दाहिने पक्ष के लिए अभिव्यक्ति लिखें:

.

इस सूत्र में पहला पद एन्ट्रापी में परिवर्तन द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है, क्योंकि यह प्रक्रिया प्रतिवर्ती है। तब क्लॉज़ियस असमानता को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

.

यहाँ से
. क्योंकि
, तो हम अंततः लिख सकते हैं:

(9-48)

यदि सिस्टम पृथक है, तो
, और असमानता (9-48) इस तरह दिखेगी:

, (9-49)

टी अर्थात्, एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया के दौरान एक पृथक प्रणाली की एन्ट्रापी बढ़ जाती है। एन्ट्रापी की वृद्धि अनिश्चित काल तक जारी नहीं रहती है, बल्कि सिस्टम की दी गई स्थिति की एक निश्चित अधिकतम मूल्य विशेषता तक जारी रहती है। यह अधिकतम एन्ट्रापी मान थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति से मेल खाता है। एक पृथक प्रणाली में अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं के दौरान एन्ट्रापी में वृद्धि का मतलब है कि सिस्टम के पास मौजूद ऊर्जा यांत्रिक कार्यों में रूपांतरण के लिए कम उपलब्ध हो जाती है। संतुलन की स्थिति में, जब एन्ट्रापी अपने अधिकतम मूल्य पर पहुंचती है, तो सिस्टम की ऊर्जा को यांत्रिक कार्य में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है।

यदि सिस्टम पृथक नहीं है, तो गर्मी हस्तांतरण की दिशा के आधार पर एन्ट्रापी या तो घट सकती है या बढ़ सकती है।

सिस्टम की स्थिति के एक फ़ंक्शन के रूप में एन्ट्रॉपी तापमान, दबाव, आयतन के समान राज्य पैरामीटर के रूप में कार्य कर सकता है। एक आरेख (टी, एस) पर एक विशेष प्रक्रिया को चित्रित करके, कोई प्रक्रिया को दर्शाने वाले वक्र के नीचे आकृति के क्षेत्र के रूप में गर्मी की मात्रा की गणितीय व्याख्या दे सकता है। चित्र 9.14 एन्ट्रॉपी-तापमान निर्देशांक में एक इज़ोटेर्मल प्रक्रिया के लिए एक आरेख दिखाता है।

एन्ट्रापी को गैस अवस्था के मापदंडों - तापमान, दबाव, आयतन के माध्यम से व्यक्त किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, मुख्य थर्मोडायनामिक पहचान (9-46) से हम एन्ट्रापी वृद्धि व्यक्त करते हैं:

.

आइए इस अभिव्यक्ति को एकीकृत करें और प्राप्त करें:

(9-50)

एन्ट्रापी में परिवर्तन को राज्य मापदंडों की एक अन्य जोड़ी - दबाव और आयतन के माध्यम से भी व्यक्त किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, आपको प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं के तापमान को एक आदर्श गैस की अवस्था के समीकरण से दबाव और आयतन के माध्यम से व्यक्त करना होगा और उन्हें (9-50) में प्रतिस्थापित करना होगा:

(9-51)

शून्य में गैस के आइसोथर्मल विस्तार के साथ, टी 1 = टी 2, जिसका अर्थ है कि सूत्र (9-47) में पहला पद शून्य हो जाएगा और एन्ट्रापी में परिवर्तन केवल दूसरे पद द्वारा निर्धारित किया जाएगा:

(9-52)

इस तथ्य के बावजूद कि कई मामलों में एन्ट्रापी में परिवर्तन की गणना करने के लिए कम गर्मी का उपयोग करना सुविधाजनक है, यह स्पष्ट है कि कम गर्मी और एन्ट्रापी अलग-अलग हैं, समान अवधारणाएं नहीं।

चलो पता करते हैं एन्ट्रापी का भौतिक अर्थ . ऐसा करने के लिए, हम एक आइसोथर्मल प्रक्रिया के लिए सूत्र (9-52) का उपयोग करते हैं, जिसमें आंतरिक ऊर्जा नहीं बदलती है, और विशेषताओं में सभी संभावित परिवर्तन केवल मात्रा में परिवर्तन के कारण होते हैं। आइए हम संतुलन अवस्था में गैस द्वारा व्याप्त आयतन और गैस कणों के स्थानिक सूक्ष्म अवस्थाओं की संख्या के बीच संबंध पर विचार करें। गैस कणों के माइक्रोस्टेट्स की संख्या, जिसकी मदद से थर्मोडायनामिक सिस्टम के रूप में गैस के दिए गए मैक्रोस्टेट को साकार किया जाता है, की गणना निम्नानुसार की जा सकती है। आइए हम संपूर्ण आयतन को d~10-10 m (अणु के प्रभावी व्यास के क्रम पर) की भुजा वाली प्राथमिक घन कोशिकाओं में विभाजित करें। ऐसे सेल का आयतन d 3 के बराबर होगा। पहली अवस्था में, गैस आयतन V 1 घेरती है, इसलिए, प्राथमिक कोशिकाओं की संख्या, यानी स्थानों N 1 की संख्या जो अणु इस अवस्था में कब्जा कर सकते हैं, बराबर होगी
. इसी प्रकार, आयतन V 2 वाली दूसरी अवस्था के लिए हम प्राप्त करते हैं
. यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अणुओं की स्थिति में परिवर्तन एक नए माइक्रोस्टेट से मेल खाता है। माइक्रोस्टेट में प्रत्येक परिवर्तन से मैक्रोस्टेट में परिवर्तन नहीं होगा। मान लीजिए कि अणु एन 1 स्थानों पर कब्जा कर सकते हैं, तो इन एन 1 कोशिकाओं में किसी भी अणु के स्थानों की अदला-बदली से एक नया मैक्रोस्टेट नहीं बनेगा। हालाँकि, अणुओं के अन्य कोशिकाओं में संक्रमण से सिस्टम के मैक्रोस्टेट में बदलाव आएगा। किसी दिए गए मैक्रोस्टेट के अनुरूप गैस के माइक्रोस्टेट की संख्या की गणना प्राथमिक कोशिकाओं में इस गैस के कणों को रखने के तरीकों की संख्या निर्धारित करके की जा सकती है। गणना को सरल बनाने के लिए, एक आदर्श गैस के 1 मोल पर विचार करें। एक आदर्श गैस के 1 मोल के लिए, सूत्र (9-52) इस प्रकार दिखेगा:

(9-53)

वॉल्यूम V 1 पर कब्जा करने वाले सिस्टम के माइक्रोस्टेट्स की संख्या को Г 1 द्वारा दर्शाया जाएगा और N 1 कोशिकाओं (स्थानों) में 1 मोल गैस में निहित अणुओं के प्लेसमेंट N A (एवोगैड्रो की संख्या) की संख्या की गणना करके निर्धारित किया जाएगा:
. इसी प्रकार, हम आयतन V 2 पर कब्जा करने वाले सिस्टम के माइक्रोस्टेट्स G 2 की संख्या की गणना करते हैं:
.

माइक्रोस्टेट्स Г i की वह संख्या जिसकी सहायता से iवें मैक्रोस्टेट को साकार किया जा सकता है, कहलाती है थर्मोडायनामिक संभावना इस मैक्रोस्टेट का. थर्मोडायनामिक संभावना Г ≥ 1.

आइए अनुपात ज्ञात करें Г 2 /Г 1:

.

आदर्श गैसों के लिए, मुक्त स्थानों की संख्या अणुओं की संख्या से बहुत अधिक है, अर्थात, N 1 >>N A और N 2 >>N A। . फिर, संबंधित वॉल्यूम के माध्यम से संख्या एन 1 और एन 2 की अभिव्यक्ति को ध्यान में रखते हुए, हम प्राप्त करते हैं:

यहां से हम वॉल्यूम अनुपात को संबंधित राज्यों की थर्मोडायनामिक संभावनाओं के अनुपात के माध्यम से व्यक्त कर सकते हैं:

(9-54)

(9-54) को (9-53) में प्रतिस्थापित करें और प्राप्त करें:
. मोलर गैस स्थिरांक और अवोगाद्रो संख्या के अनुपात को ध्यान में रखते हुए, बोल्ट्ज़मान स्थिरांक है क, और यह भी कि दो मात्राओं के अनुपात का लघुगणक इन मात्राओं के लघुगणक के अंतर के बराबर है, हम प्राप्त करते हैं:। इससे हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि उस राज्य S i की एन्ट्रापी माइक्रोस्टेट्स की संख्या के लघुगणक द्वारा निर्धारित की जाती है जिसके माध्यम से किसी दिए गए मैक्रोस्टेट का एहसास होता है:

(9-55)

सूत्र (9-55) कहा जाता है बोल्ट्ज़मैन का सूत्र जिसने सबसे पहले इसे प्राप्त किया और समझा एन्ट्रापी का सांख्यिकीय अर्थ , कैसे विकार कार्य . बोल्ट्ज़मैन के सूत्र का सूत्र (9-53) की तुलना में अधिक सामान्य अर्थ है, अर्थात, इसका उपयोग न केवल आदर्श गैसों के लिए किया जा सकता है, और यह एन्ट्रापी के भौतिक अर्थ को प्रकट करने की अनुमति देता है। सिस्टम जितना अधिक व्यवस्थित होगा, माइक्रोस्टेट्स की संख्या उतनी ही कम होगी जिसके माध्यम से किसी दिए गए मैक्रोस्टेट का एहसास होता है, सिस्टम की एन्ट्रापी उतनी ही कम होती है। एक पृथक प्रणाली में एन्ट्रापी में वृद्धि, जहां अपरिवर्तनीय प्रक्रियाएं होती हैं, का अर्थ है सिस्टम की सबसे संभावित स्थिति की दिशा में गति, जो संतुलन की स्थिति है। ऐसा कहा जा सकता है की एन्ट्रापी है विकार का माप सिस्टम; जितनी अधिक अव्यवस्था होगी, एन्ट्रापी उतनी ही अधिक होगी। यह है एन्ट्रापी का भौतिक अर्थ .

2. पदार्थों की मानक एन्ट्रापी। पदार्थों के एकत्रीकरण की स्थिति में परिवर्तन होने पर एन्ट्रापी में परिवर्तन। रासायनिक प्रतिक्रिया में मानक एन्ट्रापी में परिवर्तन की गणना।
एन्ट्रॉपी (एस) राज्य का एक थर्मोडायनामिक फ़ंक्शन है, जो एक प्रणाली के विकार (विकार) के माप के रूप में कार्य करता है। एंडोथर्मिक प्रक्रियाओं के घटित होने की संभावना एन्ट्रापी में परिवर्तन के कारण होती है, क्योंकि पृथक प्रणालियों में स्वचालित रूप से होने वाली प्रक्रिया की एन्ट्रापी ΔS > 0 (थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम) बढ़ जाती है। एल. बोल्ट्ज़मैन ने एन्ट्रॉपी को सिस्टम डब्ल्यू की स्थिति (विकार) की थर्मोडायनामिक संभावना के रूप में परिभाषित किया है। एन्ट्रॉपी संबंध द्वारा थर्मोडायनामिक संभावना से संबंधित है: एस = आर एलएन डब्ल्यू
किसी पदार्थ के 1 मोल की एन्ट्रापी का आयाम गैस स्थिरांक R के आयाम से मेल खाता है और J∙mol–1∙K–1 के बराबर है। अपरिवर्तनीय और प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं में एन्ट्रापी *) में परिवर्तन संबंधों ΔS > Q / T और ΔS = Q / T द्वारा व्यक्त किया जाता है। उदाहरण के लिए, पिघलने की एन्ट्रापी में परिवर्तन पिघलने की गर्मी (एन्थैल्पी) के बराबर है ΔSmel = ΔHmel/Tmel. एक रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए, एन्ट्रापी में परिवर्तन एन्थैल्पी में परिवर्तन के समान होता है

*) एन्ट्रॉपी शब्द क्लॉसियस (1865) द्वारा क्यू/टी (कम गर्मी) अनुपात के माध्यम से पेश किया गया था।

यहां ΔS° मानक अवस्था की एन्ट्रापी से मेल खाता है। सरल पदार्थों की मानक एन्ट्रॉपी शून्य के बराबर नहीं होती हैं। अन्य थर्मोडायनामिक कार्यों के विपरीत, पूर्ण शून्य पर एक आदर्श क्रिस्टलीय शरीर की एन्ट्रापी शून्य है (प्लैंक का अभिधारणा), क्योंकि W = 1 है।

एक निश्चित तापमान पर किसी पदार्थ या पिंड प्रणाली की एन्ट्रापी एक निरपेक्ष मान है।

एन्ट्रॉपी इस पर निर्भर करती है:
-किसी पदार्थ की समग्र अवस्था। ठोस से तरल और विशेषकर गैसीय अवस्था (पानी, बर्फ, भाप) में संक्रमण के दौरान एन्ट्रापी बढ़ जाती है।
-समस्थानिक रचना (H2O और D2O).
-समान यौगिकों का आणविक भार (CH4, C2H6, n-C4H10)।
- आणविक संरचना (n-C4H10, iso-C4H10).
-क्रिस्टलीय संरचना (एलोट्रॉपी) - हीरा, ग्रेफाइट।

इस (ठोस-तरल) चरण संक्रमण के दौरान एन्ट्रापी में परिवर्तन आसानी से पाया जा सकता है यदि हम प्रक्रिया को संतुलन में मानते हैं।

यह पूरी तरह से स्वीकार्य अनुमान है, अगर हम मान लें कि सिस्टम और सिस्टम को गर्मी की आपूर्ति करने वाली वस्तु के बीच तापमान का अंतर बहुत अधिक नहीं है, पिघलने बिंदु से बहुत कम है। तब हम एन्ट्रॉपी के थर्मोडायनामिक अर्थ का उपयोग कर सकते हैं: थर्मोडायनामिक्स के दृष्टिकोण से, एन्ट्रॉपी सिस्टम की स्थिति का एक कार्य है, जिसका परिवर्तन प्रारंभिक संतुलन प्रक्रिया में डीएस गर्मी के हिस्से के अनुपात के बराबर होता है δQ इस प्रक्रिया में सिस्टम को सिस्टम का तापमान T प्राप्त होता है:

चूँकि किसी दिए गए चरण संक्रमण में सिस्टम का तापमान नहीं बदलता है और पिघलने के तापमान के बराबर होता है, इंटीग्रैंड एक मात्रा है जो प्रक्रिया के दौरान नहीं बदलती है, इसलिए यह पदार्थ के द्रव्यमान m पर निर्भर नहीं करता है। तब

इस सूत्र से यह निष्कर्ष निकलता है कि पिघलने के दौरान एन्ट्रापी बढ़ती है और क्रिस्टलीकरण के दौरान यह घट जाती है। इस परिणाम का भौतिक अर्थ बिल्कुल स्पष्ट है: किसी ठोस में अणु का चरण क्षेत्र तरल की तुलना में बहुत छोटा होता है, क्योंकि ठोस में, प्रत्येक अणु के पास क्रिस्टल जाली के आसन्न नोड्स के बीच के स्थान के केवल एक छोटे से क्षेत्र तक पहुंच होती है। , और एक तरल में, अणु अंतरिक्ष के पूरे क्षेत्र पर कब्जा कर लेते हैं। इसलिए, समान तापमान पर, एक ठोस वस्तु की एन्ट्रापी तरल की एन्ट्रापी से कम होती है। इसका मतलब यह है कि ठोस तरल की तुलना में अधिक व्यवस्थित और कम अराजक प्रणाली है।
इस (तरल-गैस) प्रक्रिया में एन्ट्रापी का अनुप्रयोग केवल प्रक्रिया को संतुलन मानकर पाया जा सकता है। और फिर, यह पूरी तरह से स्वीकार्य अनुमान है, बशर्ते कि सिस्टम और गर्मी के "आपूर्तिकर्ता" के बीच तापमान का अंतर छोटा हो, यानी। क्वथनांक से बहुत कम. तब

सूत्र से यह पता चलता है कि वाष्पीकरण के दौरान एन्ट्रापी बढ़ती है, और संघनन के दौरान यह घट जाती है।
इस परिणाम का भौतिक अर्थ तरल और गैस में अणु के चरण क्षेत्र में अंतर है। यद्यपि तरल पदार्थ और गैसों में प्रत्येक अणु की प्रणाली द्वारा कब्जा किए गए स्थान के पूरे क्षेत्र तक पहुंच होती है, लेकिन यह क्षेत्र गैस की तुलना में तरल के लिए काफी छोटा होता है। किसी तरल पदार्थ में, अणुओं के बीच आकर्षक बल उन्हें एक दूसरे से एक निश्चित दूरी पर रखते हैं। इसलिए, हालांकि प्रत्येक अणु को तरल द्वारा कब्जाए गए स्थान के क्षेत्र के माध्यम से स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित करने का अवसर मिलता है, लेकिन उसके पास अन्य अणुओं के "सामूहिक से अलग होने" का अवसर नहीं होता है: जैसे ही वह एक अणु से अलग हो जाता है, दूसरा अणु तुरंत आकर्षित हो जाता है. इसलिए, तरल का आयतन उसकी मात्रा पर निर्भर करता है और इसका बर्तन के आयतन से कोई संबंध नहीं है।

गैस के अणु अलग-अलग व्यवहार करते हैं। उनके पास बहुत अधिक स्वतंत्रता है, उनके बीच की औसत दूरी ऐसी है कि आकर्षक बल बहुत छोटे हैं, और अणु केवल टकराव के दौरान "एक दूसरे को नोटिस करते हैं"। नतीजतन, गैस हमेशा बर्तन के पूरे आयतन पर कब्जा कर लेती है।

इसलिए, समान तापमान पर, गैस अणुओं का चरण क्षेत्र तरल अणुओं के चरण क्षेत्र से काफी बड़ा होता है, और गैस की एन्ट्रापी तरल की एन्ट्रापी से अधिक होती है। तरल की तुलना में गैस बहुत कम व्यवस्थित, अधिक अराजक प्रणाली है।

रासायनिक प्रतिक्रिया में मानक दाढ़ एन्ट्रापी में परिवर्तन समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है:

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि विचार किए गए उदाहरण में एन्ट्रापी में परिवर्तन नकारात्मक निकला है। इसकी उम्मीद की जा सकती है यदि हम विचार करें कि, प्रश्न में प्रतिक्रिया के समीकरण के अनुसार, गैसीय अभिकारकों की कुल मात्रा 1.5 मोल है, और गैसीय उत्पादों की कुल मात्रा केवल 1 मोल है। इस प्रकार, प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, गैसों की कुल मात्रा कम हो जाती है। साथ ही, हम जानते हैं कि दहन अभिक्रियाएँ ऊष्माक्षेपी अभिक्रियाएँ होती हैं। नतीजतन, उनकी घटना का परिणाम ऊर्जा का अपव्यय है, और इससे हमें एन्ट्रापी में वृद्धि की उम्मीद होती है, न कि इसकी कमी की। इसके अलावा, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि प्रारंभिक दीक्षा के कारण 25°C पर हाइड्रोजन गैस का दहन, फिर अनायास और बड़ी तीव्रता के साथ होता है। लेकिन क्या इस मामले में इस प्रतिक्रिया में एन्ट्रापी में परिवर्तन सकारात्मक नहीं होना चाहिए, जैसा कि थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम के अनुसार आवश्यक है? यह पता चला - नहीं, या कम से कम जरूरी नहीं। थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम की आवश्यकता है कि, एक सहज प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, सिस्टम और उसके पर्यावरण की कुल एन्ट्रापी बढ़ जाती है। ऊपर गणना की गई एन्ट्रापी में परिवर्तन केवल विचाराधीन रासायनिक प्रणाली की विशेषता है, जिसमें अभिकर्मक और उत्पाद शामिल हैं जो 25 डिग्री सेल्सियस पर हाइड्रोजन गैस के दहन में भाग लेते हैं।

एन्ट्रॉपी एक अवधारणा है जिसे थर्मोडायनामिक्स में पेश किया गया था। इस मान का उपयोग करके ऊर्जा अपव्यय का माप निर्धारित किया जाता है। कोई भी प्रणाली गर्मी और बल क्षेत्र के बीच उत्पन्न होने वाले टकराव का अनुभव करती है। तापमान में वृद्धि से क्रम की डिग्री में कमी आती है। विकार की माप निर्धारित करने के लिए, एन्ट्रॉपी नामक एक मात्रा पेश की गई थी। यह बंद और खुली दोनों प्रणालियों में ऊर्जा प्रवाह के आदान-प्रदान की डिग्री को दर्शाता है।

ऊष्मा बढ़ने के साथ-साथ पृथक परिपथों में एन्ट्रापी में परिवर्तन भी बढ़ता है। अव्यवस्था का यह माप थर्मोडायनामिक संतुलन की विशेषता वाली स्थिति में अपने अधिकतम मूल्य तक पहुंचता है, जो सबसे अधिक अराजक है।

यदि सिस्टम खुला है और साथ ही कोई संतुलन नहीं है, तो एन्ट्रापी में परिवर्तन कमी की दिशा में होता है। इस संस्करण में इस माप का मान सूत्र द्वारा दर्शाया गया है। इसे प्राप्त करने के लिए, दो मात्राओं का योग किया जाता है:
- बाहरी वातावरण के साथ गर्मी और पदार्थों के आदान-प्रदान के कारण होने वाली एन्ट्रापी का प्रवाह;
- सिस्टम के भीतर अराजक आंदोलन के सूचकांक में परिवर्तन की भयावहता।

एन्ट्रापी परिवर्तन किसी भी वातावरण में होते हैं जहां जैविक, रासायनिक और भौतिक प्रक्रियाएं होती हैं। यह घटना एक निश्चित गति से घटित होती है। एन्ट्रापी में परिवर्तन एक सकारात्मक मूल्य हो सकता है - इस मामले में, बाहरी वातावरण से सिस्टम में इस सूचक का प्रवाह होता है। ऐसे मामले हो सकते हैं जब एन्ट्रापी में परिवर्तन का संकेत देने वाला मान ऋण चिह्न के साथ परिभाषित किया गया हो। यह संख्यात्मक मान एन्ट्रापी के बहिर्प्रवाह को इंगित करता है। सिस्टम में हो सकता है इस मामले में, उत्पादित एन्ट्रापी की मात्रा की भरपाई इस सूचक के बहिर्वाह द्वारा की जाती है। ऐसी स्थिति का एक उदाहरण यह है कि यह कोई संतुलन नहीं है, लेकिन साथ ही स्थिर भी है। कोई भी जीव अपने पर्यावरण से एन्ट्रापी पंप करता है, जिसका मान नकारात्मक होता है। इससे प्राप्त विकार की मात्रा प्राप्त मात्रा से भी अधिक हो सकती है।

एन्ट्रॉपी उत्पादन किसी भी जटिल प्रणाली में होता है। विकास की प्रक्रिया में, उनके बीच सूचनाओं का आदान-प्रदान होता है। उदाहरण के लिए, जब इसके अणुओं की स्थानिक व्यवस्था के बारे में जानकारी खो जाती है। एन्ट्रापी बढ़ने की एक प्रक्रिया है। यदि तरल जम जाता है, तो आणविक स्थिति में अनिश्चितता कम हो जाती है। इस स्थिति में, एन्ट्रापी कम हो जाती है। किसी तरल पदार्थ को ठंडा करने से उसकी आंतरिक ऊर्जा में कमी आ जाती है। हालाँकि, जब तापमान एक निश्चित मूल्य तक पहुँच जाता है, तो पानी से गर्मी हटाने के बावजूद, पदार्थ का तापमान अपरिवर्तित रहता है। इसका मतलब है कि क्रिस्टलीकरण की ओर संक्रमण शुरू होता है। इस प्रकार की इज़ोटेर्माल प्रक्रिया के दौरान एन्ट्रापी में परिवर्तन के साथ-साथ सिस्टम की अराजकता की मात्रा में कमी आती है।

एक व्यावहारिक विधि जो किसी पदार्थ के संलयन की गर्मी को कार्यान्वित करने की अनुमति देती है, जिसका परिणाम एक ठोसकरण आरेख का निर्माण होता है। दूसरे शब्दों में, अध्ययन के परिणामस्वरूप प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, एक वक्र खींचना संभव है जो समय पर पदार्थ के तापमान की निर्भरता को इंगित करेगा। इस मामले में, बाहरी स्थितियाँ अपरिवर्तित रहनी चाहिए। प्रायोगिक परिणामों के ग्राफिकल प्रतिनिधित्व से डेटा को संसाधित करके एन्ट्रापी में परिवर्तन का निर्धारण करना संभव है। ऐसे वक्रों पर हमेशा एक खंड होता है जहां रेखा में क्षैतिज अंतराल होता है। इस खंड के अनुरूप तापमान जमने का तापमान है।

किसी भी पदार्थ में परिवर्तन के साथ-साथ परिवेश के तापमान पर ठोस से तरल में संक्रमण और इसके विपरीत को पहले प्रकार के चरण परिवर्तन के रूप में जाना जाता है। इस मामले में, सिस्टम का घनत्व, साथ ही इसकी एन्ट्रापी, बदल जाती है।

(सरल, जटिल).

एन्ट्रॉपी (एस) - राज्य समारोह, मात्रात्मक रूप से सिस्टम के विकार की डिग्री को दर्शाता है। इसे आमतौर पर किसी पदार्थ का मोल कहा जाता है। यह एक सांख्यिकीय मात्रा है, इसलिए यह थर्मोडायनामिक संभावना से जुड़ी है।

एस= आर *lnW [जे/मोल*के] (लुई बोल्ट्ज़मैन फॉर्मूला)

आर-गैस स्थिरांक =8.314 J/mol∙K,

डब्ल्यू- थर्मोडायनामिक संभावना (यह माइक्रोस्टेट्स की संख्या है जिसके द्वारा मैक्रोसिस्टम की दी गई स्थिति को महसूस किया जा सकता है) या: उन तरीकों की संख्या जिनसे किसी दिए गए सिस्टम का निर्माण किया जा सकता है।

6 कण (6 आयन):

आदेश स्थिति: 1,2,3,4,5,6 डब्ल्यू=1 एस=0

विकार अवस्था: W=6! -1 =719 एस>>0

एस वास्तविक प्रणाली का मान हमेशा 0 से अधिक होता है; अव्यवस्था की स्थिति अधिक होने की संभावना है।

उत्तम के लिए क्रिस्टलऔर S = 0. Δ एस 0 प्रतिक्रिया = ∑νn Δ एस 0 उत्पादों - ∑νn Δ एस 0 मूलपदार्थों

शामिल प्रक्रियाओं के लिए गैसीय x इन-टीवी साइन S प्रतिक्रिया में गैसीय मोल्स के अनुपात से निर्धारित होता है।

पदार्थ की मानक एन्ट्रापी- एकत्रीकरण की किसी भी स्थिति में मानक परिस्थितियों में किसी पदार्थ की एन्ट्रापी का पूर्ण मूल्य।

अनुमानित साइन स्कोर Δ एसप्रतिक्रियाएँ: प्रतिक्रिया में गैसीय पदार्थों के मोल्स की संख्या में परिवर्तन से मूल्यांकन किया जा सकता है, क्योंकि वे सिस्टम की एन्ट्रापी में मुख्य योगदान देते हैं।

रासायनिक प्रतिक्रिया में एन्ट्रापी परिवर्तन की गणना

एन्ट्रापी और के बीच संबंध पदार्थ की संरचना

1) किसी पदार्थ की संरचना और संरचना (अधिक इलेक्ट्रॉन, परमाणु, द्रव्यमान) जितनी अधिक जटिल होगी, एन्ट्रापी उतनी ही अधिक होगी। एस(यूयू 2) एस(ली)

2) किसी पदार्थ में रासायनिक बंधन जितने मजबूत होंगे, एन्ट्रापी उतनी ही कम होगी, कणों की गतिशीलता उतनी ही कम होगी। एस(एसग्रेफाइट)>एस(सलमाज़)

3) कणों के ठोस से तरल और फिर गैसीय में संक्रमण के बढ़ते टी के साथ एन्ट्रापी बढ़ती है।

4) नर्नस्ट का अभिधारणा. T=0 पर, किसी भी शुद्ध पदार्थ की एन्ट्रापी = 0, क्योंकि कोई गति नहीं होती => सभी पदार्थ एक आदर्श क्रिस्टल की स्थिति धारण कर लेते हैं।

Δ एसप्रतिक्रिया सिस्टम की सबसे संभावित स्थिति की ओर प्रवृत्ति को दर्शाती है, यानी अधिकतम एन्ट्रापी वाली स्थिति की ओर

Δ की गणना एस

Δ एस 0 प्रतिक्रिया = ∑νn Δ एस 0 उत्पादों - ∑νn Δ एस 0 मूलपदार्थों

निष्कर्ष:

1) एस आयाम सबसे बड़ी अव्यवस्था (उच्चतम एस के साथ) के साथ सिस्टम की सबसे संभावित स्थिति की प्रवृत्ति को दर्शाता है।

2) एस में परिवर्तन एक सहज प्रक्रिया की संभावना के लिए एक स्पष्ट मानदंड नहीं है।

गैर सहजप्रक्रियाएँ वे हैं जिन्हें पूरा करने के लिए बाहरी कार्य की आवश्यकता होती है।

गैर-सहज प्रक्रिया से सिस्टम में क्रम में कमी आती है और एस में कमी की विशेषता होती है।

एस<0 – несамопроизвольный процесс

अविरलप्रक्रियाएं ऐसी प्रक्रियाएं हैं जो बाहरी कार्य (विनिमय, तटस्थता) के व्यय के बिना हो सकती हैं।

एक सहज प्रक्रिया से सिस्टम में क्रम में वृद्धि होती है और एस में वृद्धि की विशेषता होती है।

S>0 - सहज प्रक्रिया

15. राज्य के थर्मोडायनामिक कार्यों के अनुसार रसायन विज्ञान की दिशा का निर्धारण। गिब्स ऊर्जा, गणना।

अवस्था के थर्मोडायनामिक कार्यों का उपयोग करके रासायनिक प्रतिक्रिया की दिशा निर्धारित करना .

वास्तविक प्रतिक्रिया की दिशा दो विरोधी एंट्रोपिक कारकों के बीच प्रतिस्पर्धा का परिणाम है एसऔर ऊर्जा Δ एन।एक अनुकूल कारक की प्रबलता (Δ एस>0 और Δ एन<0 ) और प्रक्रिया के सहज घटित होने की संभावना निर्धारित करता है

गिब्स ऊर्जा - सिस्टम की स्थिति का थर्मोडायनामिक कार्य। एक सामान्यीकृत मानदंड जो एन्थैल्पी और एन्ट्रापी कारकों को ध्यान में रखता है पी=स्थिरांक और वी=स्थिरांक,सहज प्रतिक्रिया की दिशा और सीमा को दर्शाता है।

गिब्स समीकरण:  जी= एच-टी एस. G 0 प्रतिक्रिया, = Δ एन 0 प्रतिक्रिया, 298-टी Δ एसप्रतिक्रियाएँ, 298। जहां '-' प्रतिकारक कारक है

H कुल ऊर्जा है; TS ऊर्जा का एक बंधन है जिसे अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है।

G प्रतिक्रिया = G जारी - G बाहर।

जी-गिब्स एनर्जीरासायनिक प्रतिक्रिया के ऊर्जा प्रभाव का वह भाग है जिसे कार्य में परिवर्तित किया जा सकता है।

जीकी विशेषता दिशाऔर सहज सीमाशर्तों पी और वी = स्थिरांक के तहत प्रतिक्रिया:

1) जी< 0: самопроизвольно 1  2.

ए) दोनों कारक अनुकूल हैं

एच<0,S>0(जी<0) 1-2,при любой t

बी) अनुकूल ऊर्जा कारक (H<0)

यदि(H)> TS, तो G<0 1-2

यदि r-tion ऊर्जा कारक द्वारा निर्धारित किया जाता है, तो यह सबसे कम t पर होने की संभावना है

सी) अनुकूल-संभावित कारक (एन्ट्रॉपी)

S>0 (H>0 प्रतिकूल)

 TS>H, फिर G<0 1-2

यदि r-tion एन्ट्रापी कारक द्वारा निर्धारित किया जाता है, तो यह संभवतः उच्च t पर होता है।

2) G > 0: अनायास 2  1.

3) G = 0: संतुलन: 1  2. H = TS.  किसी पदार्थ के विघटन तापमान का अनुमानसंतुलन के आधार पर उत्पादित (ΔG=ΔH-TΔS)

व्यवहार में, सीमा स्थिति 40 KJ/mol है। जब G > 40, तब  किसी भी परिस्थिति में असंभव है।

गिब्स ऊर्जा गणना

1 रास्ता (मानक तापमान पर पसंदीदा) ν A A+ ν B B= ν C C+ ν D D

G 0 r-tion, 298 = ∑ν i G 0 arr -∑ν j G 0 arrj (उत्पाद - प्रारंभिक पदार्थ)

जी 0 अरे सरल इन-इन = 0 G 0 एआर (एच + समाधान) = 0 मानक परिस्थितियों में स्थिर।

G सबसे स्थिर रूप में मानक परिस्थितियों में लिए गए सरल पदार्थों से 1 मोल पदार्थ के निर्माण की प्रतिक्रिया में गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन है।

2 रास्ते (अनुमानित गणना विधि, किसी भी टी पर)

G 0 r-tion, = Δ H 0 r-tion, 298 -TΔS r-tion, 298

इसका उपयोग तब किया जा सकता है जब सभी प्रतिक्रिया घटकों की एकत्रीकरण अवस्थाएं किसी दिए गए अंतराल T में नहीं बदलती हैं। इस मामले में, Δ H r-tion =const Δ S r-tion =const