El término "entropía" se refiere al desorden o caos en un sistema. Cuanto mayor es la entropía, mayor es el desorden. La entropía existe en física y química, pero también se puede decir que existe en organizaciones o situaciones humanas. En general, los sistemas tienden hacia una mayor entropía; de hecho, según la segunda ley de la termodinámica , la entropía de un sistema aislado nunca puede disminuir espontáneamente. Este problema de ejemplo demuestra cómo calcular el cambio en la entropía del entorno de un sistema después de una reacción química a temperatura y presión constantes.
Qué significa el cambio en la entropía
Primero, observe que nunca calcula la entropía, S, sino que cambia la entropía, ΔS. Ésta es una medida del desorden o aleatoriedad en un sistema. Cuando ΔS es positivo, significa que el entorno aumentó la entropía. La reacción fue exotérmica o exergónica (asumiendo que la energía se puede liberar en formas además del calor). Cuando se libera calor, la energía aumenta el movimiento de átomos y moléculas, lo que conduce a un mayor desorden.
Cuando ΔS es negativo, significa que la entropía del entorno se redujo o que el entorno ganó orden. Un cambio negativo en la entropía extrae calor (endotérmico) o energía (endergónico) del entorno, lo que reduce la aleatoriedad o el caos.
Un punto importante a tener en cuenta es que los valores de ΔS son para el entorno . Es cuestión de puntos de vista. Si cambia el agua líquida en vapor de agua, la entropía aumenta para el agua, aunque disminuye para el entorno. Es aún más confuso si considera una reacción de combustión. Por un lado, parece que romper un combustible en sus componentes aumentaría el desorden, pero la reacción también incluye oxígeno, que forma otras moléculas.
Ejemplo de entropía
Calcule la entropía del entorno para las siguientes dos reacciones .
a.) C 2 H 8 (g) + 5 O 2 (g) → 3 CO 2 (g) + 4H 2 O (g)
ΔH = -2045 kJ
b.) H 2 O (l) → H 2 O ( g)
? H = 44 kJ
Solución
el cambio de entropía de los alrededores después de una reacción química a presión y temperatura constantes se pueden expresar por la fórmula
? S surr = -ΔH / T
, donde
? S surr es el cambio en entropía de los alrededores
-ΔH es el calor de reacción
T =Temperatura absoluta en Kelvin
Reacción una
? S surr = -ΔH / T
? S surr = - (- 2045 kJ) / (25 + 273)
** Recuerde para convertir ° C a K **
? S surr = 2045 kJ / 298 K
? S surr = 6.86 kJ / K o 6860 J / K
Observe el aumento en la entropía circundante ya que la reacción fue exotérmica. Una reacción exotérmica se indica mediante un valor ΔS positivo. Esto significa que se liberó calor al entorno o que el entorno ganó energía. Esta reacción es un ejemplo de reacción de combustión . Si reconoce este tipo de reacción, siempre debe esperar una reacción exotérmica y un cambio positivo en la entropía.
Reacción b
ΔSsurr = -ΔH / T
? S surr = - (+ 44 kJ) / 298 K
? S surr = -0.15 kJ / K o -150 J / K
Esta reacción energía necesaria de los alrededores de proceder y reduce la entropía de los alrededores.Un valor ΔS negativo indica que ocurrió una reacción endotérmica, que absorbió calor del entorno.
Respuesta:
El cambio en la entropía del entorno de las reacciones 1 y 2 fue de 6860 J / K y -150 J / K respectivamente.