305

A HibUl. IM1U.1 ,Vvu    --u, r ), buui :uO

ISBN D4H1II ł-7. © l>. WN TOS >«}

10 2 ENTALPIA SWOBCONA UKŁADU I PRAWO DZIAŁANIA MAS    305

reakcje prowadzą do stanu równowagi osiąganego wtedy, gdy zostaje spełniony warunek

-

*NH,

*H, ' *N,

Fakt. że rozpatrywana przez nas reakcja tnoże przebiegać w dwóch różnych kierunkach, wyrażamy przez wstawienie do równania chemicznego zamiast znaku równości dwu przeciwnie skierowanych strzałek:

3Hj + N. 2NI,

Znak len oznacza zarazem, że dany układ dochodzi do stanu równowagi, w którym obecne są (choćby w małych stężeniach) wszystkie substancje biorące udział w leakcji, zarówno substraty. jak i produkty. O tym. w którym kierunku może zajść samorzutna reakcja w mieszaninie N>, ll< i NI li nie znajdującej się w stanie równowagi, w kierunku tworzenia czy rozpadu amoniaku, decyduje kierunek zmian entalpii swobodnej. Nawiązując do analogii kuli staczającej się ze zbocza na dno doliny i zmniejszającej swoją energię potencjalną, stwierdzimy, że możemy oczekiwać reakcji samorzutnej, jeżeli obliczenie wykaże, ze reakcji tej prowadzonej w warunkach stałej temperatury i stałego ciśnienia towarzyszyć będzie zmniejszanie się entalpii swobodnej mieszaniny gazowej <AG < 0). Gdyby obliczenie wykazało, ze AG = 0. oznaczałoby to. iz pomiędzy azotem, wodorem i amoniakiem panuje równowaga Wartość AG > 0 wskazywałaby. żc pomyślana reakcja nic może zajść samorzutnie (samorzutną byłaby wówczas reakcja w przeciwnym kierunku) Te trzy stwierdzenia stanowią jeden ze sposobów wypowiadania II zasady termodynamiki. Zasada ta określa kierunek procesów zachodzących w przyrodzie w sposób samorzutny. Spośród procesów dopuszczanych przez I zasadę termodynamiki nie wszystkie bowiem mogą zajść samorzutnie. Ciepło ptze-pływa samorzutnie z miejsca o temperaturze wyższej do miejsca o temperaturze niższej. Wiemy z doświadczenia codziennego życia, że przepływ ciepła w kierunku przeeiw-nym — aczkolwiek zgodny z I zasadą termodynamiki — samorzutnie nic może nastąpić. Gaz ekspanduje samorzutnie do próżni, ale mc jest możliwe, by samorzutnie, bez żadnej zewnętrznej interwencji, zmniejszył swoją objętość do objętości wyjściowej ild. Celem II zasady termodynamiki" jest właśnie podanie kryteriów pozwalających na określenie, w jakim kierunku zachodzą procesy samorzutne. Posiane tutaj kryteria samorzutności reakcji oparte na obliczaniu zmiany entalpii swobodnej stosujemy do procesów izobaiyczno-izotcrrmcznych W paragrafie 10.5 poznamy jeszcze jedno kryterium samor/.utności. oparte na zmianach funkcji termodynamicznej noszącej nazwę entropia.

Na zakończenie tego paragrafu należy nadmienić, żc zmianom entalpii swobodnej, towarzyszącym procesom zachodzącym w stałej temperaturze i pod stałym ciśnieniem.

"U zax.vla termodynamiki jest wypowiadana w różny sposób. Clauuus w 1S50 r wypinvicdzi.il ią stwierdzając. Ze nie tą możliwe w przyrodzie lanuwzulnc procesy, które dałoby Się iprowail/ić do samorzutnego przepływu ciepła z ciała o niższej do oala o wyzszej temperaturze. Podane w obecnym rozdziale kiyicria samnrzutności łunowin k<miekw<cncje tak wypowiedzianej II zwady tctmodynnnuki