Самопроизвольные процессы и изменение энтропии

Если в изолированной системе о направленности самопроизвольного процесса и равновесии судят по изменению энтропии в системе (см. 69), то в закрытых системах ответ на этот вопрос получают на основании величины полезной работы W. Действительно, при осуществлении любого квазистатического и нестатического процесса система в состоянии будет произвести работу [W >Q). К примеру, для химической реакции максимальную полезную работу можно получить, если ее провести при постоянных Р к Т квазистатическим путем в гальваническом элементе. Итак, условие самопроизвольного процесса в закрытой системе будет [c.231]

Движущими силами образования растворов являются энтальпийный и энтропийный факторы. Энтропийным фактором объясняется самопроизвольное смешивание двух инертных, практически не взаимодействующих газов гелия и неона. Чем слабее взаимодействие молекул растворителя и растворенного вещества, тем больше роль энтропийного фактора в образовании раствора. Знак изменения энтропии зависит от степени изменения порядка в системе до и после процесса растворения. При растворении газов в жидкости энтропия всегда уменьшается, а при растворении кристаллов возрастает. Знак изменения энтальпии растворения определяется знаком суммы всех тепловых эффектов процессов, сопровождающих растворение, из которых основной вклад вносят разрушение кристаллической решетки и взаимодействие образовавшихся ионов с молекулами растворителя (сольватация). [c.94]

Таким образом, знак изменения энтропии является критерием направления самопроизвольных процессов или состояния равновесия в адиабатной системе. Аналогичные критерии возможны и для других систем. Они будут сформулированы с использованием понятия энтропии и рассмотрены в 13, [c.40]

Энтропийный и энтальпийный факторы процесса. Если изменение энтальпии системы АН отражает в основном взаимодействие атомов в молекуле,стремление к объединению частиц в более крупные агрегаты, то изменение энтропии AS отражает противоположную тенденцию — стремление к. беспорядочному расположению частиц, к их дезагрегации. Переход системы в состояние с минимальной энергией возможен лишь тогда, когда AS — 0 если же АЯ = О, то система самопроизвольно переходит в наиболее неупорядоченное состояние. [c.181]

Энергия Гиббса в изобарно-изотермических условиях не изменяется при обратимом процессе и убывает при необратимом. Отсюда следует, что по изменению величин /1 и С можно судить о направлении самопроизвольных процессов при постоянстве Т н V, Т п р (в противоположность изменению энтропии при 7 = сопз1 и У = соп51 в изолированной системе). Термодинамические потенциалы — более выгодные критерии направленности процессов. Если критерием возможности протекания самопроизвольных процессов в закрытых системах являются условия, выражаемые (2.30) и (2.31), то пределом протекания процессов служат соотношения [c.45]

Если самопроизвольный процесс увеличивает энтропию изолированной системы, то прекращение всех процессов, т. е. установление устойчивого равновесного сос тояния, произойдет, когда энтропия системы достигнет максимального значения. На рис. 39 в условных масштабах представлена кривая изменения энтропии в зависимости от мыслимых изменений изолированной системы. Таким образом, критерием устойчивого равновесия в изолированной системе является максимум энтропии. Математически условие максимума выражается соотношениями [c.90]

Как известно, процесс растворения веществ друг в Друге (смешение компонентов) сопровождается изменением свободной энергии системы АР. При этом лишь в том случае, когда АР смешения отрицательна, т. е. АР = АН — ГА5 < О, имеет место самопроизвольное растворение (АН и А5 — соответственно, изменение энтропии и энтальпии системы). [c.33]

Это неравенство для изолированной системы определяет, что спонтанные процессы в них проходят только с конечной скоростью, сопровождаемые возрастанием энтропии. Равновесные процессы протекают без изменения энтропии на каждой стадии, то есть 51=5г. Для необратимых процессов по знаку изменения энтропии можно определить тип процесса и направление его протекания. Для равновесных процессов по знаку изменения энтропии также можно предсказывать направление протекания процесса при данном изменении Р, Т и V. Так, если Д5>0, то она характеризует возможность самопроизвольного протекания процесса, при Д5< 0 возможно протекание процесса только при затрате работы. Последние процессы не могут быть осуществлены в изолированной системе и они не изучаются в термодинамике необратимых процессов и классической термодинамике. Возрастание энтропии Клаузиус распространил от изолированных систем на Вселенную и высказал предположение о возможной [c.96]

Какие параметры системы необходимо поддерживать постоянными, чтобы по знаку изменения энтропии можно было бы судить о направлении самопроизвольно-го протекания процесса [c.19]

В необратимых самопроизвольно протекающих процессах изменение энтропии А5>0, т. е. она только возрастает в обратимых процессах Д5=0 в общем случае изменение энтропии в изолированной системе Д5 0. [c.43]

Если процесс протекает самопроизвольно, то изменение энтропии положительно [c.188]

Второе начало предлагает универсальный критерий самопроизвольного протекания процессов — изменение энтропии в процессе [см. уравнения (95) и (96)]. Однако для практического использования критерия (96) необходимо полностью изолировать систему, т. е. включить в ее состав внешний термостат и определить количество теплоты, переданное из термостата системе, и его температуру. [c.378]

Итак, самопроизвольные процессы необратимы и для них изменение энтропии определяется выражением [c.23]

Второй закон термодинамики гласит энтропия системы при самопроизвольных процессах возрастает. Энтропия служит мерой неупорядоченности, хаотичности системы и достигает максимума, когда система приходит в истинное равновесие. При постоянных температуре и давлении соотношение между изменением свободной энергии системы (А G) и изменением энтропии (AS) представляется следующим выражением, которое объединяет оба закона термодинамики [c.111]

Диффузия — необратимый самопроизвольный процесс. Чтобы вычислить изменение энтропии при взаимной диффузии двух газов, нужно вычислить изменение энтропии каждого из газов при обратимом изотермном расширении от начального объема или до [c.117]

Изменения энтропии, как мы видели, определяют направление и предел течения самопроизвольных процессов для изолированных систем. Подобно этому наша новая функция определяет их для систем, находящихся при постоянных температуре и объеме. [c.221]

Если изменение энтропии в процессе возникновения живого организма отрицательно (другими словами, если в результате возникает более упорядоченное состояние), то энтропийный вклад в АС положителен. Это означает, что такой процесс становится менее самопроизвольным. Следовательно, при возникновении, существовании и воспроизведении живых организмов происходят такие изменения и энтальпии, и энтропии, что весь процесс в целом оказывается несамопроизвольным. Чтобы заставить протекать все процессы, характеризуемые положительными значениями АС, живые системы должны быть подключены к какому-то внешнему источнику энергии, которая может быть преобразована в форму, способную стать движушей силой биохимических процессов. Первичным источником этой необходимой энергии является Солнце. [c.442]

Задачи, в которых требуется найти только изменение энтропии в системе Д5. Рассчитанная величина может оказаться положительной, отрицательной или равной нулю. Подчеркнем еще раз, что без условия изолированности системы по этим данным нельзя решить вопрос о возможности самопроизвольного протекания процесса. [c.68]

Действие второго закона термодинамики объясняется наличием тепловой функции состояния системы, называемой энтропией 5. Замечательной особенностью энтропии, отличающей ее от других функций состояния, является то, что она характеризует меру беспорядка в микроструктуре системы. Поскольку в естественных условиях конденсированные тела стремятся стать неконденсированными, газы стремятся занять наибольший объем, микрочастицы стремятся рассредоточиться равномерно в объеме занимаемого ими пространства и т. п., т. е. существует тенденция к увеличению беспорядка в микроструктуре тел, то энтропия стремится к возрастанию. Она увеличивается в случае протекания самопроизвольных процессов в замкнутых системах, а также при повышении температуры, расширении, фазовых переходах из кристаллического в жидкое и газообразное состояния, смешении и других подобных изменениях состояния отдельно взятых тел. [c.68]

Как было показано в гл.1, в случае протекания самопроизвольных процессов в изолированной системе энтропия системы всегда возрастает. Поскольку в равновесном состоянии изменение энтропии прекращается, в состоянии равновесия энтропия в изолированной системе достигает максимального значения [c.49]

Решение. В данном случае происходит необратимый процесс (лед при —10°С не может самопроизвольно растаять). Как уже упоминалось, изменение функции состояния для необратимого процесса можно вычислить, разделив его на ряд обратимых стадий. Рассмотрим следующие стадии и с помощью уравнения (245) найдем изменения энтропии [c.238]

Как показывают рассмотренные выше примеры, самопроизвольное протекание процесса связано с повышением хаотичности, или неупорядоченности, системы. Степень неупорядоченности выражается термодинамической величиной, называемой энтропией, которая обозначается латинской буквой 5. Чем больше хаотичность системы, тем больше ее энтропия. Подобно энтальпии, энтропия является функцией состояния (см. разд. 4.5, ч. 1). Изменение энтропии, сопровождающее процесс А5 = зависит только от исходного и конечного состояний системы, но не от конкретного пути, по которому происходит переход из одного состояния в другое. [c.177]

Как было показано в упражнении 18.1, этот химический процесс приводит к уменьшению хаотичности, т.е. А5 для него является отрицательной величиной. Но при протекании этого процесса в окружающей среде тоже происходят определенные изменения. Например, поскольку реакция образования оксида экзотермична, выделяющаяся теплота поглощается окружающей средой. В действительности изменения, происходящие в окружающей среде, вызывают повышение ее энтропии, которое больше понижения энтропии в самой системе. Для любого самопроизвольного процесса сумма изменений энтропии системы и окружения (эта сумма есть изменение энтропии Вселенной в результате данного процесса) должна быть положительной [c.178]

В биологии существование термодинамического сопряжения необходимо для обеспечения возможности использования живыми организмами энергии, выделяемой в реакциях клеточного метаболизма. Необратимые химические процессы в клетке являются причиной деградации энергии Гиббса системы в теплоту и приводят к диссипации (рассеянию) энергии. Однако наличие сопряжения таких химических процессов с реакциями ассими-дяции пищевых веществ в клетке частично предотвращает эти потери энергии и тем самым обеспечивает возможность развития или жизнедеятельности клетки и запасания энергии, выделенной в ходе самопроизвольных метаболических реакций, в форме химических связей И клеточных структур живого организма. При этом скорость общего изменения энтропии для сопряжен- [c.302]

Очень полезно получить хотя бы качественное представление о взаимосвязи между изменениями энтропии в системе и изменениями структуры, физического состояния и т.п. В разд. 18.2 были рассмотрены некоторые примеры самопроизвольных эндотермических процессов. Мы видели, например, что увеличение объема газа при его рас- [c.178]

Поскольку исходное и конечное состояния системы в этом случае такие же, как при рассмотренном выше изотермическом обратимом процессе, для расчета изменения энтропии применимы те же соотношения (2.61). Энтропия термостата при этом не изменится, а энтропия изолированной системы (прибор с газами + термостат) увеличится вследствие протекания самопроизвольного процесса. [c.72]

Величины изменения энтропии используются для выяснения возможности самопроизвольного протекания процесса (изолированная система) и для расчета химических равновесий, о чем будет сказано позднее. [c.78]

Из уравнения (2.16) следует, что чем больше энтропия системы, тем больше вероятность нахождения ее в данном состоянии. Естественная тенденция самопроизвольного изменения состояния системы направлена к состоянию с более высокой энтропией. Увеличение энтропии в самопроизвольных процессах указывает наиболее вероятные пути их осуществления в изолированной системе. Поэтому второй закон термодинамики можно рассматривать как закон вероятности, применяемый к системам, состоящим из большого числа частиц. В этом заключается статистический характер второго закона термодинамики. Только при большом числе частиц наиболее вероятное направление процесса становится неизбежным, в то время как в системах из малого числа частиц возможны и менее вероятные процессы за счет флуктуаций. [c.42]

Любая координация частиц способствует увеличению степени порядка в системе, поэтому изменение энтропии в результате этого процесса должно быть отрицательным. Чтобы изобарный потенциал уменьшался при протекании самопроизвольных процессов (AG<0), энтальпия в процессах координации также должна уменьшаться (АЯ<0). Следовательно, процессы взаимодействия частиц сопровождаются выделением теплоты. [c.127]

Изменение энтальннн системы АН является мерой изменения потенциальной энергии. Экзотермические процессы (с отрицательным АН) имеют тенденцию к самопроизвольному протеканию. Изменение энтропии системы AS является мерой изменения хаотичности, или неупорядоченности, системы. Процессы, сопровождающиеся повышением хаотичности системы (с положительным AS), имеют тенденцию к самопроизвольному протеканию. [c.192]

Если самопроизвольный процесс увеличивает энтропию изолированной системы, то прекращение всех процессов, т. е. установление равновесного состояния, произойдет, когда энтропия системы достигнет максимального значения. На рис. III.10 в условных масштабах представлена кривая изменения энтропии в зависимости от мыслимых изменений изолиро ванной системы. Таким образом, критерием равновесия в изолнрован- [c.75]

Если рассматривается изолированная система, то в этом случае нет обмена тепловой энергией с внешней средой. Когда эта система подвергается обратимому превраш,ению, то изменение энтропии равно нулю. Тогда <5 бр =0, А5 = 0. Если процесс протекает самопроизвольно, то изменение энтропии положительно Рнеобр = О, А5 > 0. [c.83]

Изменения катализатора при воздействии реакционной смеси и каталитической реакции приводят к дополнительному уменьшению свободной энергии и увеличению энтропии системы в целом, В то же время энтропия собственно катализатора (подсистемы) уменьшается, а свободная энергия возрастает. Это положение становится очевидным уже из того, что, в рассмотренной системе при исключении катализа должен пойти самопроизвольный процесс К Кт. Другими словами, катализатор в таких системах играет роль своеобразной энергетической ловушки, в которой накапливается также отрицательная энтропия . Здесь просматривается интересная аналогия с биологическими системами, неотъемлемая функция которых — порождение отрицательной энтропии и свободной энергии за счет протекающих в организме процессов переработки питательных веществ [79]. Можно сказать, что в каталитических системах существует механизм молекулярной селекции, обусловленной устойчивостью различных активных состояний. Цапомним, что устойчивость активного состояния (соединения) в каталитической реакции тем выше, чем больше оно удалено от равновесного и чем больше, следовательно, его запас свободной энергии и отрицательной энтропии [80]. [c.303]

В результате применения термодинамического метода к исследованию этого вопроса в работах Горстмана (1873), Гиббса (1874), Л. А. Потылицына (1874), Вант-Гоффа (1885) и ряда других ученых было показано, что возможность самопроизвольного течения химической реакции зависит как от ее теплового эффекта, так и от изменения энтропии и соответственно от концентраций реагирующих веществ. Эта возможность характеризуется общими условиями самопроизвольного течения процессов ( 82) и уравнением изотермы химической реакции. [c.266]

AO" = 60,7 кДж. 18.32. Процесс денатурации является эндотермическим, следовательно, АН положительно. Изменение энтропии в этом процессе тоже положительно, поскольку денатурированный белок обладает меньщей регулярностью и упорядоченностью, чем исходный. Поэтому ДО имеет положительное значение при низких температурах, но становится отрицательным по мере повышения температуры. 18.34. Энтропия чистого кристаллического вещества при О К, согласно определению, равна нулю. При повышении температуры энергия, которую система получает от окружающей среды, распределяется по различным формам энергии, доступным системе. Энтропия является мерой степени хаотичности распределения этой энергии по различным энергетическим состояниям. Эта мера всегда положительна по отношению к исходному состоянию (О К), относительно которого ведется отсчет. 18.35. а) В перемешанной колоде карт б) у игрушек, разбросанных по комнате в) у деталей разобранного приемника. 18.37. а) Этот процесс протекает самопроизвольно с образованием насыщенного раствора Mg l2- При [Mg lj = 6 М выполняется условие ДО = О и достигается равновесие. б) Самопроизвольной является обратная реакция, в) Реакция протекает самопроизвольно. 18.40. а) АН положительно, AS положительно ДО = 0 б) АН положительно, AS положительно, ЛО отрицательно в) АН положительно, AS положительно, ДО положительно. [c.475]

Поэтому Ат/ С = 7[ 11пЛ 1 + И2 1пЛ/2] <0. Таким образом, образование идеального раствора является всегда самопроизвольным процессом, и движущей силой растворения служит изменение энтропии (так как Ат1хН = 0). [c.126]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология