熵变△s怎么判断正负?( 二 )


然而 , 随着类星体以及宇宙中其他神秘能源的发现 , 天文学家们现在已经在怀疑:热力学第二定律是否果真在任何地方任何条件下都成立熵与温度、压力、焓等一样 , 也是反映物质内部状态的一个物理量 。它不能直接用仪表测量 , 只能推算出来 , 所以比较抽象 。在作理论分析时 , 有时用熵的概念比较方便 。
在自然界发生的许多过程中 , 有的过程朝一个方向可以自发地进行 , 而反之则不行 。例如 , 如图4a所示 , 一个容器的两边装有温度、压力相同的两种气体 , 在将中间的隔板抽开后 , 两种气体会自发地均匀混合 , 但是 , 要将它们分离则必须消耗功 。混合前后虽然温度、压力不变 , 但是两种状态是不同的 , 单用温度与压力不能说明它的状态 。
再如图4b所示的两个温度不同的物体相互接触时 , 高温物体会自发地将热传给低温物体 , 最后两个物体温度达到相等 。但是 , 相反的过程不会自发地发生 。上述现象说明 , 自然界发生的一些过程是有一定的方向性的 , 这种过程叫不可逆过程 。过程前后的两个状态是不等价的 。
用什么物理量来度量这种不等价性呢?通过研究 , 找到了“熵”这个物理量 。有些过程在理想情况下有可能是可逆的 , 例如气缸中气体膨胀时举起一个重物做了功 , 当重物下落时有可能将气体又压缩到原先的状态 。根据熵的定义 , 熵在一个可逆绝热过程的前后是不变的 。而对于不可逆的绝热过程 , 则过程朝熵增大的方向进行 。
或者说 , 熵这个物理量可以表示过程的方向性 , 自然界自发进行的过程总是朝着总熵增加的方向进行 , 理想的可逆过程总熵保持不变 。对上述的两个不可逆过程 , 它们的终态的熵值必大于初态的熵值 。在制氧机中常遇到的节流阀的节流膨胀过程和膨胀机的膨胀过程均可近似地看成是绝热过程 。二者膨胀后压力均降低 。
但是 , 前者是不可逆的绝热膨胀 , 膨胀前后熵值肯定增大 。后者在理想情况下膨胀对外作出的功可以等于压缩消耗的功 , 是可逆绝热膨胀过程 , 膨胀前后熵值不变 , 叫等熵膨胀 。实际的膨胀机膨胀会有损失 , 也是不可逆过程 , 熵也增大 。
但是 , 它的不可逆程度比节流过程小 , 增加的熵值也小 。因此 , 熵的增加值反映了这个绝热过程不可逆程度的大小 。在作理论分析计算时 , 引入熵这个状态参数很为方便 。
熵的单位为J/(mol?K)或kJ/(kmol?K) 。但是 , 通常关心的不是熵的数值 , 而是熵的变化趋势 。对实际的绝热膨胀过程 , 熵必然增加 。熵增加的幅度越小 , 说明损失越小 , 效率越高 。
如何根据熵变和焓变判断反应是否自发进行?(公式)自发反应就是能够自动进行的反应 , 但确切一点应该这么说 , 在一定的条件下 , 譬如一定的温度压力的条件下 , 反应能够靠体系自身的力量而不借助于外力 , 譬如光电等能量的影响 , 而能够自动进行的反应叫自发反应 。也就是说自发反应一定考虑到条件 , 因为某个条件下不是自发的反应 , 换了另一个条件可能就是自发的了 。
判断一个反应能够自发进行 , 并不见得它一定发生 。譬如氢气和氧气在热力学上是自发反应 , 但是在常温常压下 , 把氢气氧气放在瓶子里头 , 一千年后反应仍然不会发生 , 说明真正能够实际进行这个反应还要一定的条件 。譬如说水能从高处往低处流 , 但是未必见得水一定从高处往低处流 , 为什么呢?有一个坝筑在那儿 , 高处的水仍然是高处水 , 低处水仍然是低处水 , 水并没有从高处流到低处 。所以讲自发反应的时候 , 只是指明判断它可能进行而未必见得一定进行 。
焓是能量判据 , 放热反应是从高能变为低能 , 是一种自发进行的趋势 。所以一般放热反应(△H<0)为自发性 。熵变是从混乱度来判断 , 熵变增加的反应 , 也就是△S>0 (或者反应前后气体分子数增加)的反应是自发的 。