skan0079 (2)

82 Termodynamika chemiczna

Ciepło reakcji w T= 323,15 K możemy obliczyć z prawa Kirchhoffa (3.28a), przy czym AHfw reakcji obliczymy zgodnie z (3.27):

323

AfĘ_2J = AH$_n + J    AC„dT =

298

= -285,84 + 31,8 • 1(T³ (323,15 - 298,15) =-285,05 kJ • mol"¹. Teraz możemy obliczyć sumaryczną zmianę entropii (3.39):

- AHj

AS_c°=ASZ_k + ASZ_t = ASZ_k + —~ =

= -160,74 + ^285,05 ' ¹⁽⁾³ = 721,34 J • K"¹ • mol"¹.

323,15

A więc reakcja tworzenia wody jest procesem samorzutnym. Warto zwrócić uwagę na to, że do obliczenia zmian entropii otoczenia wystarczyła znajomość ciepła wymienionego przez układ (pod warunkiem, że układ i otoczenie znajdowały się w tej samej temperaturze i pod tym samym ciśnieniem). ■

Przykład 3.17 wskazuje, że warto wprowadzić dodatkową funkcję, której zmiany mogłyby być miarą samorzutności procesu. Taką funkcją dla T,p = const jest entalpia swobodna G:

G = H-TS.    (3.57)

Dla T,V - const funkcją tą jest energia swobodna F:

F = U - TS.    (3.58)

Zmiana entalpii swobodnej AG określa tę część energii układu, która w warunkach T,p- const może być zamieniona na pracę użyteczną, np. pracę ogniwa elektrycznego, pracę mózgu czy mięśni. Zmiana energii swobodnej AF określa całkowitą zawartość pracy w układzie.

Dla procesu izotermiczno-izobarycznego (T,p = const)

AG = AH-TAS,    (3.59)

dla procesu izotermiczno-izochorycznego (T, V= const)

AF = AU - TAS.    (3.60)

Związek między AG = AH- TAS a sumaryczną zmianą entropii AS_C z przykładu 3.17 jest oczywisty - wystarczy ostatnie równanie z tego przykładu

AS° - AS°_k +    - AS°_k +

-A Hf-

T