Nëse një proces mekanik i kundërt, si lëvizja e një lavjerrës ose përplasja e topave të bilardos, filmohet dhe më pas riprodhohet, imazhi do të duket mjaft i besueshëm. Në të njëjtën kohë, proceset e pakthyeshme që shoqërojnë rritjen e entropisë thonë se djegia e një xixëllonjeje, ndryshkja e një gozhde, duket e pamundur me një pamje të tillë. Kështu, entropia bën të mundur dallimin e së kaluarës nga e ardhmja.

Një pajisje që tregon sasinë e entropisë nuk ekziston. Në të njëjtën kohë, entropia ose ndryshimi i saj mund të llogaritet. Këtu kemi këtë reaksion ku nëse kemi një mol metan dhe ai reagon me dy mol oksigjen, do të prodhojmë një mol dioksid karboni dhe dy mol ujë. Në këtë video duam t'i përgjigjemi pyetjes nëse ky reagim është spontan. Dhe në klipin e fundit mësuam se për t'iu përgjigjur kësaj pyetjeje, duhet t'i referohemi energjisë së lirë të Gibbs, ose më konkretisht, ndryshimit të energjisë së lirë të Gibbs.

Dhe ndryshimi në energjinë e lirë është i barabartë me ndryshimin në entalpinë e reaksionit minus temperaturën në të cilën ndodh, dhe gjithçka shumëzohet me ndryshimin e entropisë. Dhe nëse është më pak se zero, atëherë ndodh një reagim spontan. Ne e bëmë këtë disa klipe më parë. Mund të shikoni vetëm temperaturën e shkaktuar nga secili prej këtyre produkteve. Uji do ta shumëzojë atë me 2 nëse ka 2 muaj. Pra, ne kemi nxehtësinë e gjeneruar nga këto produkte, e heqim të njëjtën nga reaktantët e tjerë. Dhe kjo sugjeron që kemi një reagim ekzotermik.

Që kjo anë e ekuacionit përmban më pak energji - mund të mendojmë disi për këtë - nga kjo anë. Pra, pak energji duhet të çlirohet. Më lejoni të shkruaj si dhe energjinë për t'u çliruar. Kjo është arsyeja pse është një reagim ekzotermik. Por pyetja jonë është: spontane? Për të zbuluar nëse kjo është spontane, duhet të gjejmë deltat tona. Dhe për të na ndihmuar të gjejmë deltat, me kalimin e kohës ne shikuam entropinë standarde molare për secilën prej këtyre molekulave. Standardi këtu është shtimi i karakterit zero - entropia standarde molare - dhe "standard" do të thotë 298 gradë Kelvin.

Në fakt, nuk kam nevojë të flas për gradët Kelvin. Kjo është 298 Kelvin, nuk keni nevojë të përdorni fjalën "gradë" këtu kur flasim për Kelvin. Pra, kjo është 298 kelvins, që është 25 gradë Celsius, pra kjo është temperatura e dhomës. Prandaj, konsiderohet temperatura standarde. Pra, nëse kemi 1 mol metan, kemi 186 xhaul entropi Kelvin. Kështu, ndryshimi total në entropinë e këtij reaksioni është diferenca në total entropia standarde produktet dhe entropinë standarde totale të reaktantëve.

Ne bëmë të njëjtën gjë me entalpinë. Dhe duke qenë se tashmë e kemi parë këtë, ky numër është afër këtij numri, por është shumë më tepër. Uji i pastër është shumë më i ulët - kjo është entropia e ujit të pastër. Ka një entropi shumë më të ulët se gazi i oksigjenit. Meqenëse lëngu është formuar, ka shumë pak gjendje. I gjithë lëngu bie në fund të enës, sikur po merr formë dhe po zgjerohet. Me fjalë të tjera, një gaz i vetëm do të ketë një entropi shumë më të lartë se një lëng. Vetëm duke parë këtë, ne tashmë mund të shohim se produktet tona do të kenë entropi më të ulët se reaktantët.

Dhe ndoshta do të jetë një numër negativ. Tani këto njësi mund të mos kenë kuptim për ju, dhe ju me të vërtetë e dini se ato janë njësi konvencionale. Por mund të themi, hej, po bëhet më e vështirë. Dhe ka njëfarë kuptimi, sepse ka një ton gaz. Kemi 3 molekula të veçanta, 1 këtu dhe 2 molekula oksigjeni. Dhe përsëri shkojmë te 3 molekula, por tani uji është i pastër. Dhe ka kuptim, për mendimin tim, në humbjen e entropisë. Ekzistojnë disa kushte në të cilat lëngu, para së gjithash, mund të jetë.

Por le të zbulojmë nëse ky reagim është spontan. Nuk duhet të jemi kaq të saktë. Supozojmë se jemi në temperaturën e dhomës, ose 298 gradë Kelvin. Që është 25 gradë Celsius herë ndryshimi i entropisë. Kjo do të jetë një minus. Tani mund të themi, mirë, minus 242, mund të dëshirojmë ta vendosim atje. Por duhet të jemi shumë, shumë, shumë të kujdesshëm. Dhe nëse duam të shkruajmë gjithçka në kilojoules pasi ta kemi shkruar tashmë, le ta shkruajmë në kilojoules.

Kështu, energjia jonë e lirë e Gibbs këtu do të jetë minus 890 kiloxhaul minus 290, nga të cilat minus këtu dhe një tjetër minus plus plus. Dhe ka kuptim - entropia do ta bëjë energjinë Gibbs më pozitive. Të cilën, siç e dimë, kur duam ta marrim nën 0 këtu, do të luftojë me spontanitet. Por le të shohim nëse entalpia aktuale, natyra e saj ekzotermike, mund të tejkalohet. Duket e mundur sepse shumëzojmë thyesën me këtë dhe marrim më pak. Kjo është koha jonë e ndryshimit të entropisë 298, temperatura minus.

Dhe ky koncept bëhet - vendos një minus - dhe bëhet plus 72. Është entropi në temperaturë standarde. Tashmë mund të shohim se entalpia është një numër shumë më negativ sesa termi pozitiv i temperaturës shumëfishimi i ndryshimit në entropi. Pra, këtë herë fituesi. Dhe megjithëse ne humbim entropinë në këtë reagim, ai lëshon aq shumë energji sa do të jetë spontane. Që është padyshim më pak se 0, kështu që do të ketë një reagim spontan. Siç mund ta shohim, këto probleme të energjisë së lirë të Gibbs nuk janë aq të vështira.

Ju vetëm duhet të gjeni ato dimensione. Thjesht shikojmë temperaturat e formimit të të gjitha produkteve, nxjerrim reagentët dhe sigurisht presim shanset. Dhe pastaj, për të gjetur ndryshimin në entropi, ne bëjmë të njëjtën gjë. Ne duhet të shikojmë entropinë standarde të masës molare të produkteve sipas koeficientëve, të heqim reaktantët dhe më pas thjesht ta zëvendësojmë këtu, pas së cilës në thelb morëm energji e lirë Gibbs. Dhe në këtë rast ishte negative. Tani mund të imagjinojmë një situatë ku jemi shumë më tepër temperaturë të lartë.

Pastaj papritur gjërat bëhen interesante. Kështu, ky term pozitiv do ta tejkalojë këtë dhe ndoshta jo një përgjigje spontane ndaj një temperature shumë, shumë, shumë, shumë të lartë. Dhe mendoni për këtë ndryshe. Reagimi që prodhon temperaturën që ndahet - nxehtësia e lëshuar - nuk është aq e madhe kur tashmë ka një sasi të madhe nxehtësie në mes ose energjia kinetike. Nëse temperatura do të ishte mjaft e lartë, ky reagim nuk do të ishte spontan, pasi probabiliteti i entropisë do të tejkalohej.

Mund të shikoni gjithçka në internet dhe të mësoni diçka spontanisht. Me një ndryshim të njëkohshëm në dy ose tre nga këto vlera, procesi i gazit. Një gaz ideal është një model i një gazi fizik në të cilin janë bërë përafrimet e mëposhtme. Gazrat realë nuk ndryshojnë në vetitë nga një gaz ideal në temperaturën e dhomës dhe normale presioni atmosferik. Dallimet janë të rëndësishme në temperatura dhe presione shumë të ulëta qindra herë më të larta se presionet atmosferike.

Në këto kushte mund të kryhen tre izomerë, izotermikë dhe izobarikë. Ligjet e izolimit zbatohen për gazrat realë që plotësojnë kërkesat e një modeli ideal gazi. Ligji u prezantua për herë të parë nga britaniku Robert Boyle dhe francezi Edme Marriot. Në një proces izotermik, produkti i presionit dhe vëllimit të një sasie të caktuar gazi është vlerë konstante. Grafiku i procesit në diagramin p është një kurbë e quajtur izotermi.

Ligji u miratua nga francezi Zhak Charles. Gjatë procesit të izolimit, raporti i presionit ndaj temperaturës mbetet konstant. Grafiku i procesit në diagramin p është një vijë e drejtë e quajtur izokore. Animacioni tregon një cikël që përfshin dy procese me presion konstant dhe dy procese të vazhdueshme të vëllimit. Anët horizontale të drejtkëndëshit janë vija të drejta - imazhe dhe anët vertikale - vija të drejta - isochori. Sjellja e gazeve në një proces isokratik shpjegon lehtësisht ndalimin e lënies së shisheve dhe cilindrave të gazit në rrezet e diellit direkte.

Ligji është nxjerrë nga francezi Joseph Gauss-Lusak. Në procesin e modifikuar, raporti i vëllimit ndaj temperaturës mbetet konstant. Grafiku i procesit në diagramin p është një vijë e drejtë, e cila quhet imazh. Ligjet e Boyle-Marriott, Charles dhe Gay-Lusak janë vetëm gaz ideal. Modeli ideal i gazit nuk merr parasysh vëllimin dhe ndërveprimin e molekulave.

Në temperatura shumë të ulëta, gazrat aktualë lëngëzohen dhe ligjet ideale të gazit nuk vlejnë më për to. Si masë e shpërndarjes së pakthyeshme të energjisë, Clausius prezantoi termin entropi. Entropia është një funksion i gjendjes së sistemit, domethënë, në çdo gjendje mund të krahasohet një vlerë entropie plotësisht e përcaktuar.

Për shembull, për proceset e kthyeshme, ndryshimi i tij shprehet si më poshtë. ndryshimi i entropisë në procese të ndryshme në sisteme. Entropia është një masë e probabilitetit ose çrregullimit në sistemi fizik. Ai shpreh numrin e konfigurimeve ose rregullimeve të mundshme të elementeve përbërës të një sistemi në të cilin ai formë e përgjithshme, forma dhe karakteristikat fizike, nuk ndryshon.

Kuptimi fizik i rritjes së entropisë është se sistemi me një grimcë të izoluar duhet të kalojë në gjendjen e rendit më të vogël të lëvizjes së grimcave. Kjo është gjendja më e thjeshtë e sistemit ose ekuilibrit termodinamik, në të cilin lëvizja e grimcave është kaotike. Drejtimi i pakthyeshëm i proceseve të konvertimit të energjisë në sistemet e izoluara herët a vonë çon në shndërrimin e të gjitha llojeve të energjisë në nxehtësi. Ai do të shpërndahet dhe shpërndahet në mënyrë të barabartë në të gjithë elementët e sistemit. Entropia maksimale do të thotë ekuilibër i plotë termodinamik, asnjë zhvendosje e atomeve dhe molekulave nuk ndalet, ndërprerje e shkëmbimit të energjisë midis dy pjesëve të sistemit dhe mjedisit - ka kaos statistikor ose termodinamik.

Nëse universi është i mbyllur, ai pret një vdekje të nxehtë. Grekët e lashtë pretendojnë se e ka origjinën nga kaosi dhe nën supozimin e termodinamikës klasike, do të kthehet atje. Nëse universi do të kishte evoluar vetëm në kaos, si mund të kishte ardhur në ekzistencë dhe të arrinte gjendjen e tij aktuale të strukturuar?

Termodinamika klasike, e formuar në një epokë kur askush nuk e bëri pyetjen për natyrën e palëvizshme të universit. Në atë kohë, e vetmja hije mbi ligjet e termodinamikës u hodh nga teoria e evolucionit e Darvinit. Sipas saj, procesi i zhvillimit të florës dhe faunës karakterizohet nga ndërlikime të vazhdueshme, me rritjen e organizimit dhe rendit. Natyra e gjallë i reziston ekuilibrit termodinamik dhe kaosit. Natyrisht, ligjet e zhvillimit të natyrës së pajetë dhe të gjallë kundërshtojnë njëra-tjetrën.