熵说白了就是混乱度,混乱度增多,则熵增大。
例如电解水的反应就是一个熵增的过程,液体变成气体,混乱度增大了。
固体变成气体,液体的过程都是熵增的。
针对气体反应生成气体,则要比较气体前面的系数了。例如
2CO+O2=2CO2,这个是一个熵减小的反应
1.熵与焓是什么?
熵是描述物质混乱程度的物理量,用符号S来表示,单位是J/(mol·K)
焓也是物质的一种物理量,跟内能有点关系,但又不是内能是在做一部分计算时,人为引入的一个物理量。用符号H来表示,单位是kJ/mol。
焓值与内能的关系可以用一个公式表示:H=U+pV(U是内能,p是压强,V是体积)
但是,在高中可以把焓简单觉得是物质的内能。
由此可见,熵是对物质混乱程度的描述,而焓是相关“内能”的物理量,区别还是很大的。
2.熵的大小比较与熵变
熵值的大小关系:物质越混乱熵值越大,针对同一种物质,熵值大小关系是气态>液态固态;在一个化学反应中,由固态变成液态或者气态,或者由液态变成气态,还有气态分子数由少变多的等过程熵的值都会增多。
至于熵值是如何得出来的,大多数情况下可以按照实验数据、按一定规律计算,也可按统计力学方式计算,方式较为复杂,这里暂时不做探讨。假设想要清楚详细某个物质的熵值是多少,假设是常见的物质,可以直接通过查询标准熵值表得到,这些熵值是科学家们通过实验和计算得到的,可以自行搜索。
在一个化学反应中,从反应物变为生成物的途中,熵的值是会出现变化的,这个变化的值我们称为“熵变”,用生成物的熵减去反应物的熵来得到,公式请看下方具体内容:
熵变
这个公式不仅是熵变的定义,也可以直接用于计算熵变的详细值,只要查询熵值表找到生成物与反应物的熵值就可以进行计算。注意,熵值增大,熵变为正值,熵值减小,熵变为负值。
3.焓的大小比较与焓变
焓值的大小关系:大多数情况下内能越高,焓值越大,但是,一种物质的内能是没办法直接测定的,也就没办法得到焓值的详细数值。但是,我们可以通过实验或者计算比较一个化学变化中生成物与反应物的焓值的差值,这样的差值我们称作“焓变”,公式请看下方具体内容:
焓变
注意,这个公式是焓变的定义公式,但是,没办法用它计算焓变的详细值,因为反应物和生成物的焓值是没办法得到的。
既然如此那,如何得到某个反应焓变的详细值呢,一个方式就是在恒压的环境中,实验测定该化学反应释放或吸收的热量(注意要求释放出的能量只做体积功,不做非体积功),而这个热量就是焓变的绝对值。假设该反应释放热量,物质的焓减小,焓变值有负号;假设该反应吸收热量,物质的焓增大,焓变值就是正值,没有负号。
还有一个方式就是利用键能进行计算,公式请看下方具体内容:
用键能计算焓变
键能是可以通过实验或计算得到的,这里就不做深入探讨。
H=U+PV,
吉布斯自由能(G),熵(S),焓(H)当中有请看下方具体内容关系:
G=H-TS,T为温度
G〉40kj/mol时,反应正向不可进行;G
G与K有请看下方具体内容关系(上标和下标打不出来):
ΔG=-RTlnK
计算熵变的三个公式请看下方具体内容:
1、已知定压比热、温度、压力:按照公式△S1-2=CPln(T2/T1)-Rgln(P2/P1)进行计算这当中,△S1-2为由状态1到状态2的熵变化量,J/(kg·K)。
CP为定压比热,J/(kg·K);T1、T2为状态1和2的热力学温度,K;P1、P2为状态1和2的绝对压力,Pa;Rg为气体常数,J/(kg·K)。
2、已知定容比热、温度、比体积:
按照公式△S1-2=CVln(T2/T1)+Rgln(v2/v1)进行计算这当中,△S1-2为由状态1到状态2的熵变化量,J/(kg·K);CV为定容比热,J/(kg·K)。
T1、T2为状态1和2的热力学温度,K;v1、v2为状态1和2的比体积,m3/kg;Rg为气体常数,J/(kg·K)。
3、已知定容比热、定压比热、压力、比体积:
按照公式△S1-2=CVln(P2/P1)+CPln(v2/v1)进行计算这当中,△S1-2为由状态1到状态2的熵变化量,J/(kg·K);CV为定容比热,J/(kg·K);CP为定压比热,J/(kg·K);P1、P2为状态1和2的绝对压力,Pa;v1、v2为状态1和2的比体积,m3/kg。
化学中的熵变
体系混乱度的状态函数为熵,熵是有加和性质的状态函数。在一个途中,系统混乱度出现改变,称之为熵变,其实就是常说的△S。计算
(1)应用公式S=klnΩ 进行时△S=S2-S1
(2)恒温可逆过程△S=Qr/T
(3)应用吉布斯自由能方程计算△G=△H-△TS
往混乱度增大的方向反应△S大于零,相反△S小于零。比较混乱度方式固<液<气 同状态,分子构成原子数一样,分子体积越大,混乱度越大。
体积减小, 分子运动范围减小, 混乱度减小
熵的变化量=增多或减少的热量/温度变化
有理想气体的方程可推测预计出 熵的变化量=Rln(V2/V1)
故此, 当V2小于V1时 熵的变化量是负的 熵减小
气体方程 pV/T=nR n是物质的量 R为常数 T是温度, p是压强。熵与体积好像没相关系(不太确定),与物质的状态相关。
答:熵说白了就是混乱度,混乱度增多,则熵增大.例如电解水的反应就是一个熵增的过程,液体变成气体,混乱度增大了.固体变成气体,液体的过程都是熵增的.针对气体反应生成气体,则要比较气体前面的系数了.例如2CO+O2=2CO2,这个是一个熵减小的反应
以上就是本文化学熵变公式及条件,熵和焓的计算公式的全部内容
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