Всі спонтанні процеси не є екзотермічними, тому що вільна енергія Гіббса визначає спонтанність, а не ентальпію.
Процес спонтанний, якщо вільна енергія Гіббса негативна. Важливим виразом для вільної енергії Гіббса є:
Де
Ви помітите, що цей вираз може бути позитивним навіть при негативному зміні ентальпії (екзотермічний процес), якщо зміна ентропії є негативною, а температура досить високою.
Практичним прикладом є конденсація пари. Це дуже екзотермічний процес. Але вона також має негативну зміну ентропії, тому що рідина є більш впорядкованою, ніж газ. Оскільки це так, то процес є лише спонтанним при низьких температурах при 1 атм (<373 К). В іншому випадку при температурі вище 373 К вода залишатиметься парами, хоча конденсація є екзотермічною.
Які умови спонтанні процеси намагаються задовольнити?
Другий закон термодинаміки, в якому йдеться про те, що відбудуться зміни для збільшення ентропії системи. Збільшення ентропії означає, що частинки перейдуть від більш упорядкованого стану до менш упорядкованого (або організованого стану). Наприклад, коли рідка вода знаходиться всередині контейнера, вона має досить високий рівень замовлення. Коли вода випаровується, молекули води переходять з рідкого стану, де вони більш впорядковані у газову фазу, коли вони матимуть підвищену ентропію (випадковість).
Чому екзотермічні процеси замерзання, конденсації та осадження?
Тому що всі ці повільні молекулярні руху, тобто вимагають вилучення тепла з системи. Екзотермічний за визначенням означає виділення тепла з системи. Тому будь-який процес, який уповільнює частинки в системі внаслідок теплового потоку назовні, є екзотермічним. Заморожування має частки рідини, які уповільнюються, утворюючи структуру гратки і стають твердою фазою. Конденсація має частки газу, які уповільнюються, утворюючи міжмолекулярні сили і переходять у рідку фазу. Осадження має частки газу, які уповільнюються, утворюючи решітчасту структуру, стаючи твердою речовиною і пропускаючи рідку фазу. Таким чином, вищезазначені три
Чому спонтанні процеси збільшують ентропію?
Перш за все, погляньте на цю картину: реакція, як кажуть, спонтанна, якщо вона відбувається, не будучи керованою деякою зовнішньою силою. Є дві рушійні сили для всіх хімічних реакцій. Перша - ентальпія, а друга - ентропія. Оскільки ваше питання стосується ентропії, я продовжую її. Ентропія є мірою невпорядкованості системи, і системи схильні надавати перевагу більш невпорядкованій системі (пам'ятайте про це!). Природа прагне до хаосу. Смішно, чи не так. Спонтанні реакції відбуваються без зовнішнього втручання (сили). Назад до картини: коли ви змішуєте дві речі (розчинені речовини і розчинник), ви завжди отримуєте рішен