Пример 1. Вычислите изменение энтропии в реакции горения этана:

Вычислите изменение энтропии в реакции горения этана:

C₂H_4(Г) + 3O_2(Г) = 2CO_2(Г) + 2H₂O_(Г).

Решение.

Термодинамическая функция энтропия (S) характеризует возможные состояния вещества и их непрерывные изменения. Частицы вещества - атомы, молекулы, ионы и. т. д. совершают непрерывные колебательные и другие виды движения, переходя в каждый момент времени из одного микросостояния в другое. Чем больше таких изменений, тем больше беспорядок в системе, тем стабильнее макросостояние системы. Количественной характеристикой беспорядка в системе является функция состояния энтропия.

Так, газообразное состояние более неупорядочено по сравнению с жидким, поэтому переход жидкости в газ (испарениe, кипение) сопровождается увеличением энтропии. Энтропия возрастает также в реакциях, идущих с увеличением объема, усложнением состава молекул, повышением температуры.

Чтобы можно было сравнивать энтропии различных веществ, пользуются стандартной энтропией S⁰. Величины стандартных энтропий приведены в термодинамических таблицах [1-4].

Энтропия, как и энтальпия, является функцией состояния, т. е. подчиняется закону Гесса и следствию из него:

DS⁰_х.р. = n S⁰_{продукт.} - n S⁰_{исход. веществ.}

По условию задачи нужно вычислить DS⁰ реакции горения этана. Для этого из таблицы [1] выпишем энтропии образования веществ и подставим их в уравнение:

Вещество C₂H_{4 (Г)} O_{2 (Г)} CO_{2 (Г)} H₂O_(Г),

S⁰, Дж/моль×К 219,45 205,03 213,65 188,72,

DS⁰_х.р. = [2S⁰(H₂O) + 2S⁰(CO₂)] - [S⁰(C₂H₄) + 3S⁰(O₂)] =

= (2 × 188,72 + 2 × 213,65) - (219,45 + 3 × 205,03) = -29,80 Дж×K.