... konulu sunumlar: "Termodinamiğin 2. ve 3. yasaları. Entropi. Serbest enerji."— Sunum transkripti:
1 Termodinamiğin 2. ve 3. yasaları. Entropi. Serbest enerji. İKİNCİ HAFTATermodinamiğin 2. ve 3. yasaları. Entropi. Serbest enerji.1
2 Termodinamiğin II. Kanunu. Entropi Kimyacı, kimyasal olayların kendiliğinden olup olmadığı sorusuna cevap aramıştır. Çoğunlukla geçerli olan ekzotermik olaylar kendiliğinden cereyan eder, endotermik olaylar kendiliğinden yürümez kuralı ortaya atılmıştır. İşte termodinamiğin ikinci kanunu, kendiliğinden olma olayını kesinlikle tarif etmek için, entropi ve serbest enerji kavramlarını getirmiştir.
3 Kendiliğinden olma olayları karışıklığın, düzensizliğin karmaşanın en yüksek olduğu yöne doğru ilerler. Evrenin düzensizliği daima artmaktadır. İşte bu düzensizlik, karışıklık miktarı entropi olarak tarif edilmektedir. Entropi büyük S harfi ile gösterilir. Entropi de her bir sistem için net olarak hesaplanamaz ancak sistemin son hali ile ilk hali arasındaki entropi farkı miktarı olarak ölçülebilir.
4 Entropinin artışına ve azalışına neden olan olaylardan bazılarını şöyle sıralayabiliriz:Entropinin artışına sebepolan olaylarEntropinin azaldığı olaylarSıcaklık artışıSıcaklık azalışıBir katının erimesiBir sıvının soğutulmasıBir sıvının buharlaşmasıBir gazın yoğunlaştırılmasıAynı fazda iki maddenin karıştırılmasıBir gazı daha küçük hacme koymaBir sıvıda bir gaz veya katının çözünmesiBir reaksiyonda gaz mol sayısının azalmasıBir gazın genişlemesiToplam mol, atom, iyon sayısının azalması
5 Termodinamiğin III. Kanunu. Mutlak Entropiler İç enerji ve entalpinin sadece E ve H olarak değişimleri hesaplanabilmekte iken hem entropi değişimi hem de mutlak entropi hesaplanabilmektedir. Bu kolaylığı bize termodinamiğin üçüncü kanunu verir. Termodinamiğin üçüncü kanunu, mükemmel bir kristalin mutlak sıfır noktasındaki entropisi sıfırdır der.
6 0 K de mükemmel kristal olan F2 nin standart entropisinin (S298) bulunması.
7 Kimyasal Reaksiyonlarda Entropi Değişimi Belirli bir sıcaklıkta gerçekleşen bir kimyasal reaksiyonun entropi değişimi ürünlerin entropisi ile başlangıç maddelerinin entropisi farkına eşittir. Entalpi değişimlerinde olduğu gibi entropi değişimleri de sadece son hal ile ilk hale bağlıdır. Reaksiyonun geçtiği yollara bağlı değildir. Hess Kanunu entropi değişimlerine de uygulanabilir.
8 Serbest EnerjiFiziksel olaylarla kimyasal olayların kendiliğinden olup olamayacağı hususunun tahmin edilmesi hakkında kaba olarak ekzotermik reaksiyonlar kendiliğinden olur diyorduk. İkinci ve biraz daha kesin tahminimiz entropi artışı olursa reaksiyon kendiliğinden olur demiştik. Böylece hem entropi artışı olan ve hem de aynı zamanda dışarıya ısı veren (ekzotermik) reaksiyonlar kesinlikle kendiliğinden yürür diyebiliriz. Fakat ekzotermik olmadığı halde entropi artışı olan ve ekzotermik olup entropi artışı göstermeyen reaksiyonların kendiliğinden olup olamayacağını söyleyemeyiz da J.W.Gibbs bunu açıklığa kavuşturmuştur.
9 1876 da J.W.Gibbs bir reaksiyonun kendiliğinden olup olmadığı hakkında kesin bir bilgi veren Gibbs serbest enerjisi bağıntısını bulmuştur:Bu bağıntıya göre G hesaplanır ve bulunan değere bakılarak reaksiyonun kendiliğinden yürüyüp yürüyemediği belirlenir:G < 0 reaksiyon kendiliğinden olur.G > 0 reaksiyon kendiliğinden olmaz.G = 0 reaksiyon dengededir.