【轻松一下】 05-04我来讲化学

熵:
宇宙是熵增的。宇宙的总能量(焓)不变的时候,能够自发发生的变化就是熵增。从轻元素到各种重元素的产生(该过程发生于恒星核聚变),这是熵增;宇宙红移这也是熵增。下面是我在百度知道关于熵的一条回答:
熵,比较简单的理解是系统的无序程度,但更准确地来说,应该是系统中单个单位的自由度。下面我结合一些例子来帮助你理解。
1.同样质量,组成相同物体,体积(内部基本单位距离)越大,熵越大。这里的质量也包括用爱因斯坦质能方程式E=mc^2换算来的质量。比如宇宙膨胀,也是一种熵增;还有光子,比如阳光照射地球,之后以红外辐射的形式散发到外太空,这个过程中,光的波长变长了,这也是熵增。
2.一般来说,气体的熵大于液体大于固体。这是因为固体中的分子或原子往往处于晶格之中,大多数情况下处在一定范围内振动,是受到限制的,不自由的;而液体分子的运动也要在一定程度上受到周围分子的限制,气体分子受到周围分子的限制非常小,所以它们的熵才呈现出这种差异。
3.系统的组成越复杂,熵越大。比如对于固体,纯净物与混合物相比,纯净物为低熵体,这个例子的区别在分子水平上;比如晶体的熵低于非晶体,因为晶体只有一种晶格,而非晶体有无数晶格(没有晶格,无序,如果划分晶格,处处晶格不同);物态相同的单质与化合物,单质的熵更低。
4.相同质量与物态,同级粒子数越多的熵越大。比如鳌合反应是配体数量增多的反应,所以鳌合反应的本质是熵增。

楼主 2326ANG  发布于 2018-12-30 20:36:00 +0800 CST  
焓:
H=Q+pV,
其中,Q是热能,热的本质是微观粒子的运动;
pV即压强与体积之积,等于压强乘以面积乘以位移,等于压力乘以位移,等于静压能,压力的本质是围观粒子之间的排斥力,所以PV的本质是势能(静电排斥力对应电势能)。
因此,焓等于体系所有微观粒子的动能与势能之和,即机械能。

楼主 2326ANG  发布于 2018-12-30 20:45:00 +0800 CST  
熵与焓在很多情况下可以出其不意的得出结论。比如,溶质从溶液中析出(包括生成沉淀的复分解反应),是熵减过程,如果该反应是自发反应,由于吉布斯自由能需要小于零,可计算出反应放热。这包括过饱和的溶液中溶质的析出。溶解是其逆过程,是熵增的。
溶液处于饱和(析出-溶解平衡)状态时的吉布斯自由能等于零。以氢氧化钠为例,可知氢氧化钠的溶解其实是先放热,到了快饱和时又吸热,如果是一直放热,则自由能恒小于零,氢氧化钠永远自发溶解无法饱和,这显然是不可能的。因此,书上说的氢氧化钠溶于水放热并不是绝对的。

楼主 2326ANG  发布于 2018-12-30 21:01:00 +0800 CST  
还记得氢氧化钙的溶解度曲线是下降的吗?这个也可以用熵焓分析一波。
溶解过程都是熵增的。当溶解过程是放热的,溶解度一定随着温度升高而升高,当溶解时吸热,且焓对温度的斜率的绝对值小于熵,溶解度也是这样变化的。而氢氧化钙,则是溶解的焓对温度的斜率的绝对值大于熵,故溶解度随温度升高而减小。可以预想,在热水中,大量钙离子与大量氢氧根离子反应生成沉淀,是强放热的。

楼主 2326ANG  发布于 2018-12-30 21:16:00 +0800 CST  

楼主:2326ANG

字数:7874

发表时间:2017-05-05 07:49:00 +0800 CST

更新时间:2020-11-25 10:17:00 +0800 CST

评论数:294条评论

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