TERMODİNAMİĞİN ÜÇÜNCÜ YASASI

Termodinamiğin üçüncü yasası. Mutlak sıfır noktasında entropi. Kimyasal tepkimelerin entropileri. Standart mutlak entropi. Konu anlatımı ve çözümlü örnekler.


Termodinamiğin üçüncü yasası maddelerin sıcaklıkları düştükçe entropilerinin azalacağını ve bir noktada 0 olacağını açıklar.

Termodinamiğin Üçüncü Yasası

Bütün saf element ve bileşiklerin hatasız kristallerinin entropileri mutlak sıfır sıcaklığında 0 olur.

Gaz hali maddelerin en düzensiz halidir. Gaz halindeki bir maddeden ısı çekildikçe sıcaklığı düşer, bir noktada sıvı hale gelir Sıvı haldeki entropisi gaz haline göre daha az, moleküllerinin yerleşimi daha düzenlidir. Sıvıdan da ısı çekilmeye devam edilirse gittikçe soğuyan sıvı madde bir noktada katı hale gelir. Katı halde maddenin entropisi sıvı haline göre daha azdır ve molekülleri daha düzenlidir. Katı haldeki bir madde soğutulmaya devam edilirse sıcaklığı düşmeye devam eder, sıcaklık düştükçe moleküller iyice birbirine yaklaşır ve düzenliliğini artırır. Bir noktadan sonra madde mümkün olan en düzenli haline ulaşır ve maddenin entropisi sıfır olur.

Mutlak sıcaklık (0 K) noktasında tüm maddelerin en düzenli halinde olduğu ve entropilerinin sıfır olduğu kabul edilir.



Standart Mutlak Entropi

Bir maddenin standart koşullarda (1 atm basınç, 25 °C sıcaklık) entropisine "Standart Mutlak Entropi" adı verilir.


Tepkime entropisi

Standart mutlak entropilerden yararlanılarak bir tepkimenin entropisi hesaplanabilir. Bir tepkimenin entropisi aşağıdaki bulunur.


ΔStep = ΣΔSürünler – ΣΔSreaktifler

Ürünlerin entropileri toplamından girenlerin entropileri toplamını çıkarırsak, sistemin entropisini buluruz.


ΔH = tepkime entalpisi olmak üzere,

Bir kimyasal tepkimede ortamın entropisi aşağıdaki eşitlikle bulunur.

ΔSortam = -ΔH
T




Bu eşitlik,

ΔSortam = -H
T




İle de verilir. Burada H, olay sonucunda ortama verilen veya ortamdan alınan ısıyı belirtir.


Örnek:

H2 + 2O2 + S → H2SO4

Tepkimesi standart koşullarda gerçekleşmektedir.

ΔHH2SO4 = - 820 kJ/mol


ΔSH2 = 131 J/K.mol

ΔSO2 = 205 J/K.mol

ΔSS = 32 j/K.mol

ΔSH2SO4 = 157 j/K.mol

Yukarıdaki bilgilere göre H2SO4 tepkimesinin entropisini bulalım.


Sistem entropisi,

ΔStep = ΣΔSürünler – ΣΔSreaktifler

Şeklindedir. Değerleri yerine koyarsak,

ΣΔSürünler = 157 

ΣΔSreaktifler= 131 + 2 . 205 + 32 = 573

ΔStep = 157 – 573 = – 416


Ortamın entropisini de hesaplayalım.

ΔSortam = - H
T



820 kJ = 820000 J

Standart koşullar 1 atm basınç ve 25 °C sıcaklıktır.

25 °C = 298 K

ΔSortam = - (-820000)
298




ΔSortam = 2751,7 j/K


Toplam entropiyi de hesaplayalım. Toplam entropi evrenin entropisini verir.

ΔStop = ΔSsistem + ΔSortam

ΔStop = -416 + 2751,7 

= 2335,7



Hesaplama sonuçlarını yorumlayalım.

1- Toplam entropi sıfırdan büyük olduğundan (ΔStop > 0) tepkime istemlidir.

2- Ortamın entropisinin işareti pozitiftir. (ΔSortam > 0) Buna göre tepkime ısı salan bir tepkimedir. Yani tepkimenin gerçekleştiği sistemden (tepkimenin gerçekleştiği herhangi bir yer) dışarıya ısı salınımı olmaktadır.

3- Sistemin entropisi sıfırdan küçüktür. Bu durum sistemin entropisinin azaldığını gösterir. Sistemin entropisinin azalması ısı saldığını gösterir ki bu da diğer sonuçlarla uyumludur.


Entropi Çözümlü Soruları



SANATSAL BİLGİ

11/03/2018

  • YORUM YAZ
  • ADI SOYADI(veya nick)
  • YORUM
COPYRIGHT© HER HAKKI SAKLIDIR
Sitede Yer Alan Bilgi Belge Ve Materyallerin İzinsiz olarak Kopyalanması ve Alıntılanması Yasaktır

SANATSAL BILGI