25.Энтропия. Энтропия как функция термодинамической вероятности состояния системы. Изме­нение энтропии при фазовых переходах. Определение (расчет) изменения энтропии в химическом про­цессе.

Энтропия (S) – термодинамическая функция состояния, которая служит мерой беспорядка (неупорядоченности) системы. Возможность протекания эндотермических процессов обусловлена изменением энтропии, ибо в изолированных системах энтропия самопроизвольно протекающего процесса увеличивается ΔS > 0 (второй закон термодинамики). Энтропия выражает способность энергии к превращениям: чем больше энтропия системы, тем меньше заключенная в ней энергия способна к превращениям. Нарастание энтропии свидетельствует о нарастании хаоса внутри системы.

В точке, например, фазового перехода 1-го рода изменение внутренней энергии системы сопровождается изменением энтропии, отражающим изменение вероятности микроскопических состояний при переходе от одной фазы к другой. Изменение числа способов, которыми реализуется связанная с фазовым переходом физическая величина, должно быть связано с изменением числа микроскопических состояний узла при переходах между его µ-состояниями.

Энтропия это термодинамическая вероятность состояния (беспорядок) системы W. Поскольку число частиц в системе велико (число Авогадро NA = 6,02∙1023), то энтропия пропорциональна натуральному логарифму термодинамической вероятности состояния системы W: S = R · ln W. Для химической реакции изменение энтропии аналогично изменению энтальпии. ΔS реакции = ΔS прод. – ΔS исх. Стандартные энтропии простых веществ не равны нулю. Следовательно, стремление системы к беспорядку проявляется тем больше, чем выше температура. Произведение изменения энтропии системы на температуру TΔS количественно оценивает эту тендецию и называется энтропийным фактором.

26. Энергия Гиббса. Термодинамический критерий самопроизвольного протекания процесса и условие равновесия. Методы расчета величин изменения энергии Гиббса в химической реакции.

Самопроизвольное протекание изобарно-изотермического процесса определяется двумя факторами: энтальпийным, связанным с уменьшением энтальпии системы (ΔH), и энтропийным TΔS, обусловленным увеличением беспорядка в системе вследствие роста ее энтропии. Разность этих термодинамических факторов является функцией состояния системы, называемой изобарно-изотермическим потенциалом или свободной энергией Гиббса (G, кДж). ΔG = ΔH – TΔS. Из этого выражения следует, что ΔH = ΔG + TΔS, то есть некоторое количество теплоты расходуется на увеличении энтропии (TΔS), эта часть энергии потеряна для совершения полезной работы, её часто называют связанной энергией. Другая часть теплоты (ΔG) может быть использована для совершения работы, поэтому энергию Гиббса часто называют также свободной энергией.

Характер изменения энергии Гиббса позволяет судить о принципиальной возможности осуществления процесса. При ΔG < 0 процесс может протекать, при ΔG > 0 процесс протекать не может (иными словами, если энергия Гиббса в исходном состоянии системы больше, чем в конечном, то процесс принципиально может протекать, если наоборот — то не может). Если же ΔG = 0, то система находится в состоянии химического равновесия.