Sarkaç hareketi veya bilardo toplarının çarpışması gibi ters mekanik bir süreç filme alınır ve ardından tekrar oynatılırsa, görüntü oldukça inandırıcı görünecektir. Aynı zamanda, entropi artışına eşlik eden geri dönüşü olmayan süreçler, bir maytapın yanmasının, bir çivinin paslanmasının böyle bir bakış açısıyla pek olası görünmediğini söylüyor. Böylece entropi, geçmişi gelecekten ayırt etmeyi mümkün kılar.

Entropi miktarını gösteren bir cihaz mevcut değil. Aynı zamanda entropi veya değişimi hesaplanabilir. Burada bir mol metanımız varsa ve iki mol oksijenle reaksiyona girerse, bir mol karbondioksit ve iki mol su üreteceğimiz bir reaksiyon var. Bu videoda bu tepkimenin kendiliğinden olup olmadığı sorusuna cevap vermek istiyoruz. Ve son klipte, bu soruyu cevaplamak için Gibbs serbest enerjisine veya daha spesifik olarak Gibbs serbest enerjisindeki değişime başvurmamız gerektiğini öğrendik.

Ve serbest enerjideki değişim, reaksiyonun entalpisindeki değişim eksi meydana geldiği sıcaklığa eşittir ve her şey entropideki değişimle çarpılır. Ve sıfırdan küçükse, kendiliğinden bir reaksiyon meydana gelir. Bunu birkaç klip önce yaptık. Yalnızca bu ürünlerin her birinin neden olduğu sıcaklığı görüntüleyebilirsiniz. 2 ayı varsa su onu 2 ile çarpacaktır. Yani bu ürünlerden üretilen ısımız var, aynısını diğer reaktanlardan da çıkarıyoruz. Bu da ekzotermik bir reaksiyonumuz olduğunu gösteriyor.

Denklemin bu tarafının daha az enerji içerdiğini - bir şekilde düşünebiliriz - bu taraftan. Çok az enerjinin serbest bırakılması gerekiyor. Bırakın da serbest bırakılacak enerji kadar yazayım. Bu yüzden ekzotermik bir reaksiyondur. Ama sorumuz şu: kendiliğinden mi? Bunun kendiliğinden olup olmadığını anlamak için deltalarımızı bulmamız gerekiyor. Deltaları bulmamıza yardımcı olması için zamanla bu moleküllerin her biri için standart molar entropiye baktık. Buradaki standart, sıfır karakteri - standart molar entropi - eklemektir ve "standart", 298 derece Kelvin anlamına gelir.

Aslında Kelvin derecelerinden bahsetmeme gerek yok. Bu 298 Kelvin, Kelvin'den bahsettiğimizde burada "derece" kelimesini kullanmanıza gerek yok. Yani bu 298 kelvin, yani 25 santigrat derece, yani bu oda sıcaklığı. Bu nedenle, standart sıcaklık olarak kabul edilir. Yani 1 mol metan varsa, 186 joule Kelvin entropisine sahibiz. Böylece, bu reaksiyonun entropisindeki toplam değişim, toplamdaki farktır. standart entropiürünler ve reaktanların toplam standart entropisi.

Aynı şeyi entalpi için de yaptık. Ve bunu zaten gördüğümüz için bu sayı bu sayıya yakın ama çok daha fazla. Saf su çok daha düşüktür - bu saf suyun entropisidir. Oksijen gazından çok daha düşük entropiye sahiptir. Akışkan oluştuğundan, çok az durum vardır. Tüm sıvı, sanki şekil alıyor ve genişliyormuş gibi kabın dibine düşüyor. Başka bir deyişle, tek bir gaz, bir sıvıdan çok daha yüksek entropiye sahip olacaktır. Sadece buna bakarak, ürünlerimizin reaktanlardan daha düşük entropiye sahip olacağını görebiliriz.

Ve muhtemelen negatif bir sayı olacaktır. Şimdi bu birimler size mantıklı gelmeyebilir ve bunların geleneksel birimler olduğunu gerçekten biliyorsunuz. Ama hey, giderek zorlaşıyor diyebiliriz. Ve bir anlamı var, çünkü bir ton gaz var. 3 ayrı molekülümüz var, 1 burada ve 2 oksijen molekülü. Ve yine 3 moleküle gidiyoruz ama şimdi su berrak. Ve bence, entropi kaybında mantıklı. Her şeyden önce sıvının olabileceği birkaç koşul vardır.

Ama bu reaksiyonun kendiliğinden olup olmadığını öğrenelim. Bu kadar kesin olmak zorunda değiliz. Oda sıcaklığında veya 298 derece Kelvin'de olduğumuzu varsayıyoruz. Bu, 25 santigrat derece çarpı entropi değişimidir. Bu bir eksi olacak. Şimdi diyebiliriz ki, eksi 242, onu oraya koymak isteyebiliriz. Ama çok ama çok dikkatli olmalıyız. Ve zaten yazdıktan sonra her şeyi kilojul cinsinden yazmak istiyorsak, hadi kilojül cinsinden yazalım.

Böylece, buradaki Gibbs serbest enerjimiz eksi 890 kilojul eksi 290 olacak, bunun eksi burada ve bir eksi artı artı daha olacak. Ve mantıklı - entropi Gibbs enerjisini daha pozitif hale getirecek. Ki bildiğimiz gibi burada 0'ın altına almak istediğimizde kendiliğinden savaşacak. Ama gerçek entalpinin, onun ekzotermik doğasının aşılabileceğini görelim. Bu mümkün görünüyor çünkü kesri bununla çarpıyoruz ve daha az elde ediyoruz. Bu bizim entropi değişim süremiz 298, sıcaklık eksi.

Ve bu kavram - oraya bir eksi koyar - ve artı 72 olur. Standart sıcaklıkta entropidir. Entalpinin, pozitif sıcaklık terimi çarpı entropideki değişimden çok daha negatif bir sayı olduğunu zaten görebiliriz. Yani, bu sefer kazanan. Ve bu reaksiyonda entropiyi kaybetsek de, o kadar çok enerji yayar ki kendiliğinden olur. Bu kesinlikle 0'dan küçüktür, bu nedenle kendiliğinden bir reaksiyon olacaktır. Gördüğümüz gibi, bu Gibbs serbest enerji problemleri o kadar da zor değil.

Sadece bu boyutları bulmanız gerekiyor. Tüm ürünlerin oluşum sıcaklıklarına bakarız, reaktifleri çıkarırız ve tabii ki fırsatları bekleriz. Ve sonra, entropideki değişimi bulmak için aynısını yapıyoruz. Katsayılarla ürünlerin standart kütle molar entropisine bakmalı, reaktanları çıkarmalı ve sonra onu burada değiştirmeliyiz, bundan sonra esasen şunu elde ettik: bedava enerji Gibbs. Ve bu durumda olumsuz oldu. Şimdi çok daha fazla olduğumuz bir durumu hayal edebiliyoruz. Yüksek sıcaklık.

Sonra birden işler ilginçleşiyor. Dolayısıyla, bu pozitif terim bunu aşacaktır ve muhtemelen çok, çok, çok, çok yüksek bir sıcaklığa kendiliğinden bir tepki olmayacaktır. Ve bunun hakkında farklı düşün. Ortada zaten çok miktarda ısı olduğunda veya açığa çıkan ısıyı ayıran sıcaklığı üreten reaksiyon o kadar büyük değildir veya kinetik enerji. Sıcaklık yeterince yüksek olsaydı, entropi olasılığı aşılacağı için bu reaksiyon kendiliğinden olmaz.

İnternette her şeye bakabilir ve kendiliğinden bir şeyler öğrenebilirsiniz. Bu değerlerden iki veya üçünün aynı anda değişmesiyle, gaz süreci. İdeal gaz, aşağıdaki yaklaşımların yapıldığı bir fiziksel gaz modelidir. Gerçek gazlar, oda sıcaklığında ve normal koşullarda ideal gazdan özellikleri bakımından farklılık göstermezler. atmosferik basınç. Farklar, çok düşük sıcaklıklarda ve atmosferik basınçlardan yüzlerce kat daha yüksek basınçlarda önemlidir.

Bu koşullar altında, izotermal ve izobarik olmak üzere üç izomer gerçekleştirilebilir. İzolasyon yasaları, ideal gaz modelinin gereksinimlerini karşılayan gerçek gazlar için geçerlidir. Kanun ilk olarak Briton Robert Boyle ve Fransız Edme Marriot tarafından tanıtıldı. İzotermal bir işlemde, belirli bir miktarda gazın basınç ve hacminin ürünü sabit değer. P-diyagramındaki süreç grafiği, izoterm adı verilen bir eğridir.

Yasa Fransız Jacques Charles tarafından kabul edildi. Yalıtım işlemi sırasında, basıncın sıcaklığa oranı sabit kalır. P-diyagramındaki süreç grafiği, izokor adı verilen düz bir çizgidir. Animasyon, iki sabit basınç işlemini ve iki sürekli hacim işlemini içeren bir döngüyü gösterir. Dikdörtgenin yatay kenarları düz çizgilerdir - görüntüler ve dikey taraflar - düz çizgiler - isochori. Gazların izokratik bir süreçteki davranışı, şişelerin ve gaz tüplerinin doğrudan güneş ışığına maruz bırakılmasının yasaklanmasını kolayca açıklar.

Yasa, Fransız Joseph Gauss-Lusak tarafından yayınlandı. Modifiye edilmiş süreçte, hacmin sıcaklığa oranı sabit kalır. P-diyagramındaki süreç grafiği, görüntü adı verilen düz bir çizgidir. Boyle-Marriott, Charles ve Gay-Lusak yasaları yalnızca ideal gazdır. İdeal gaz modeli, moleküllerin hacmini ve etkileşimini hesaba katmaz.

Çok düşük sıcaklıklarda, gerçek gazlar sıvılaşır ve ideal gaz yasaları artık onlar için geçerli değildir. Geri döndürülemez enerji yayılımının bir ölçüsü olarak Clausius, entropi terimini tanıttı. Entropi, sistemin durumunun bir fonksiyonudur, yani her durumda tam olarak tanımlanmış bir entropi değeri karşılaştırılabilir.

Örneğin, tersinir süreçler için değişimi aşağıdaki gibi ifade edilir. entropi değişimi farklı süreçler sistemlerde. Entropi, olasılık veya düzensizliğin bir ölçüsüdür. fiziksel sistem. İçinde bulunduğu bir sistemin kurucu unsurlarının olası konfigürasyonlarının veya düzenlemelerinin sayısını ifade eder. Genel form, şekil ve fiziksel özellikleri değişmez.

Entropideki artışın fiziksel anlamı, izole parçacıklı sistemin en küçük parçacık hareketi durumuna geçmesi gerektiğidir. Bu, parçacıkların hareketinin kaotik olduğu sistemin veya termodinamik dengenin en basit halidir. Yalıtılmış sistemlerde enerji dönüşüm süreçlerinin geri döndürülemez yönü, er ya da geç, her tür enerjinin ısıya dönüşmesine yol açar. Sistemin tüm unsurları arasında dağılmış ve eşit olarak dağıtılacaktır. Maksimum entropi, tam termodinamik denge, atomların ve moleküllerin yer değiştirmesinin durmaması, sistemin her iki parçası ve çevre arasındaki enerji alışverişinin kesintiye uğraması anlamına gelir - istatistiksel veya termodinamik kaos vardır.

Evren kapalıysa, sıcak bir ölümü bekliyor. Eski Yunanlılar kaostan kaynaklandığını iddia ediyor ve klasik termodinamiğin varsayımı altında oraya geri dönecek. Eğer evren sadece kaosa evrilmiş olsaydı, nasıl var olmuş ve şu andaki yapısal durumuna ulaşabilirdi?

Klasik termodinamik, kimsenin evrenin durağan doğası hakkında soru sormadığı bir çağda oluştu. O zamanlar, termodinamik yasalarının üzerindeki tek gölge Darwin'in evrim teorisinin dışına atılmıştı. Ona göre, flora ve faunanın gelişim süreci, organizasyon ve düzenin büyümesiyle birlikte sürekli bir komplikasyon ile karakterizedir. Canlı doğa termodinamik dengeye ve kaosa direnir. Açıkçası, cansız ve canlı doğanın gelişim yasaları birbiriyle çelişir.