Entropia eta Termodinamikaren Bigarren Printzipioa

1. Entropia (S) / Termodinamikaren 2. Printzipioa

Definizio kualitatiboa: “entropia sistematik atera ezin daitekeen energia da”.

Definizio kuantitatiboa: “gorputz batek irabazten edo galtzen duen bero neurriaren eta beraren tenperatura absolutuaren arteko erlazioa da”.

Beste era batean: sistemen desordena neurtzen duen magnitude termodinamikoa.

Entropia zero dela esaten da ezagutzen den tenperaturarik baxuenean, hau da, zero absolutuan (0 K edo -273⁰C). Tenperatura horretan, sistemaren partikulen bibrazio guztia desagertzen da, ez dago inolako mugimendurik. Hori dela eta, entropia balio absolutu bezala har daiteke.

Entropia estandar absolutua:

Substantzia baten mol bakoitzeko 0 K-tatik 298 K-tara pasatzerakoan dagoen entropia aldakuntza.

Honen arabera, erreakzio baten entropia estandarra:

Oro har, entropia gehitu egiten da sistema desordenatzen denean, eta gutxitu egiten da ordena molekularra gehitzen denean. Horrela: solidoek likidoek baino entropia txikiagoa dute eta likidoek, gasek baino txikiagoa.

Irizpide horiek kontutan harturik:

• Solidoa likido bihurtzean, edo solido eta likido bat gas bihurtzean, entropia beti handitzen da.
• Solido edo likido bat uretan edo beste disolbatzaile batean disolbatzean, entropia handitu egiten da, desordena handitzen delako.
• Gas bat uretan edo beste disolbatzaile batean disolbatzean, entropia txikiagotu egiten da.
• Antzeko substantzien artean, masa handitzean entropia ere handiagotzen da.
• Lotura kobalente sendo eta direkzionalez osaturiko solidoetan, entropia txikiagoa da solido metalikoetan baino.

Erreakzio kimiko baten barnean

Entropia ere aldatu egingo da. Adibidez:

• Ondoko erreakzioan, likido batek eta gas batek elkarrekin erreakzionatzen dute, solido bat eratuz: sistemaren entropia txikitu egin da, haren ordena molekularra handitu egin delako.
• Glukosaren errekuntza-erreakzioan, solido bat gas bihurtzen da. Desordenaren gehikuntza gertatu da, beraz, entropiarena ere bai.

Termodinamikaren 2. printzipioa:

“Berezko prozesuetan unibertsoaren entropia gehitu egiten da, eta orekan dagoen prozesu batean konstante mantentzen da”.

2. Erreakzio Kimikoen Berezko Tasuna / Gibbs-en Energia Askea

Erreakzio kimikoaren berezkotasuna aurreikusteko irizpidea, erreakzio horrek lan erabilgarria sortzeko duen ahalmena da. Hortaz: tenperatura eta presio konstantean, erreakzio batek lan erabilgarria sortzeko ahalmena badu, erreakzio hori berezkoa izango da.

Erreakzio batek lan erabilgarria sortzeko duen ahalmena energia askea edo Gibbsen energia (G) izeneko egoera funtzioarekin erlazionatzen da.

DG = - W_erabilgarria

Beraz, tenperatura eta presio konstantean:

• DG < 0 bada: prozesua berezkoa
• DG > 0 bada: prozesua ez da berezkoa. Ondorioz, alderantzizko prozesua izango da berezkoa edo espontaneoa.
• D = 0 bada: sistema orekan dago.

Energia askearen aldaketa presioaren eta tenperaturaren menpe dago. Energia askea eta tenperaturaren arteko erlazio lineala da.

Bestalde, enpirikoki konprobatzen da prozesu bat berez gertatzen dela entalpia ahal den eta negatiboenera aldatzen bada eta entropia, alderantziz, ahal den eta positibora.

Guzti hori kontutan hartuta, erlazio hau idatz daiteke:

DG = DH - TDS

DG = prozesuan ematen den energia askearen aldaketa

DH = prozesuan ematen den entalpiaren aldaketa

DS = prozesuan ematen den entropia aldaketa

UNITATEA: Joule edo KJ