Ịghọta Enthalpy na Entropy
N'ihe gbasara kemistri na thermodynamics, enthalpy na entropy bụ echiche abụọ dị mkpa iji ghọta otu sistemụ ike si arụ ọrụ. Ha na-arụ ọrụ dị oke mkpa na mmeghachi omume kemịkalụ dị iche iche, usoro anụ ahụ, na ọbụna teknụzụ ike mmeghari ohuru. Isiokwu a ga-akọwa enthalpy na entropy nke ọma na otu ha si emekọrịta ihe n'ọnọdụ dị iche iche.
Ịghọta Enthalpy
Nkọwa nke Enthalpy
Enthalpy bụ ihe onwunwe thermodynamic eji atụ oke ike niile dị na sistemụ, gụnyere ike dị n'ime na ike dị n'ụdị nrụgide na olu. A na-ejikarị mkpụrụedemede \(H \) eme ihe nnọchianya Enthalpy ma a na-atụ ya na nkeji joules (J) na Sistemụ Mba Nile (SI).
N'ihe gbasara mgbakọ na mwepụ, enwere ike ịkọwa enthalpy dị ka:
\[H = U + PV \]
ebe \(U \) bụ ike dị n'ime nke sistemụ ahụ, \(P \) bụ nrụgide, na \(V \) bụ olu.
Ọrụ nke Enthalpy na Mmeghachi Omume Kemịkalụ
N'ihe gbasara mmeghachi omume kemịkalụ, mgbanwe enthalpy (\( \Delta H \)) na-egosi ma mmeghachi omume ọ bụ exothermic (ịhapụ ike n'ụdị okpomọkụ) ma ọ bụ endothermic (ịnara ike). Ọ bụrụ na \( \Delta H \) adịghị mma, mmeghachi omume ahụ bụ exothermic; ọ bụrụ na \( \Delta H \) dị mma, mmeghachi omume ahụ bụ endothermic.
Dịka ọmụmaatụ, n'ọkụ nke mmanụ ọkụ dị ka methane (\( CH_4 \)):
\[ CH_4 + 2O_2 \ aka nri CO_2 + 2H_2O + ike \]
Mmeghachi omume a na-ewepụta ike, ya mere o nwere ihe na-adịghị mma \( \Delta H \).
Nha Enthalpy
Ọ dị mkpa icheta na anyị enweghị ike ịtụ enthalpy zuru oke nke sistemụ, mana anyị nwere ike ịtụ mgbanwe dị na enthalpy (\( \Delta H \)). N'ime nnwale ụlọ nyocha, a na-ejikarị calorimetry atụ mgbanwe enthalpy, ya bụ, site n'ịtụ oke okpomọkụ ewepụtara ma ọ bụ nke a na-amịkọrọ n'oge mmeghachi omume.
Ịghọta Entropy
Nkọwa nke Entropy
Entropy bụ ihe e ji atụ nsogbu ma ọ bụ ọgba aghara dị na sistemụ. Na thermodynamics, a na-ejikarị mkpụrụedemede \(S\) egosipụta entropy, a na-atụkwa ya na nkeji joules kwa kelvin (J/K) na Sistemụ Mba Nile (SI). Echiche nke entropy bụ nke mbụ site n'aka onye ọkà mmụta sayensị German bụ Rudolf Clausius na narị afọ nke 19.
A na-egosi Entropy site na nha nhata:
\[ \Delta S = \frac{q_{rev}}{T} \]
ebe \( \Delta S \) bụ mgbanwe na entropy, \( q_{rev} \) bụ okpomọkụ e bufere n'ime usoro a na-agbanwe agbanwe, na \( T \) bụ okpomọkụ zuru oke.
Ụkpụrụ nke Entropy na Thermodynamics
Otu n'ime ụkpụrụ ndị bụ isi nke thermodynamics bụ na eluigwe na ala na-achọ ịbawanye entropy. N'ikwu ya n'ụzọ ọzọ, usoro okike na-aga n'ihu na-abawanye ọgba aghara ma ọ bụ ọgba aghara. A maara ụkpụrụ a dị ka Iwu nke Abụọ nke Thermodynamics.
Entropy na Mmeghachi Omume Kemịkalụ
N'ihe gbasara mmeghachi omume kemịkalụ, mgbanwe dị na entropy (\( \Delta S \)) na-agwa anyị ma ngwaahịa nke mmeghachi omume hà ka usoro ma ọ bụ na-adịghị mma ma e jiri ya tụnyere ndị na-emeghachi omume. Ọ bụrụ na \( \Delta S \) dị mma, ngwaahịa ndị ahụ na-adị mgbagwoju anya karịa; ọ bụrụ na \( \Delta S \) adịghị mma, ngwaahịa ndị ahụ na-adịkwu n'usoro.
Ihe atụ a na-ejikarị akọwa echiche a bụ ngwakọta nke gas abụọ. Mgbe a gwakọtara gas abụọ, entropy zuru oke nke sistemụ ahụ na-abawanye n'ihi na molekul gas na-agbasasị ma na-emebi emebi.
Mmekọrịta dị n'etiti Enthalpy na Entropy: Ọrụ Gibbs
Iji ghọta nke ọma otu enthalpy na entropy si emetụta mmeghachi omume kemịkalụ na usoro thermodynamic, anyị ga-eleba anya na ọrụ Gibbs ma ọ bụ ike efu Gibbs, nke a na-akpọ \(G \).
A kọwara ike efu Gibbs dị ka:
\[ G = H – TS \]
ebe \(H\) bụ enthalpy, \(T\) bụ okpomọkụ zuru oke, na \(S\) bụ entropy.
Mgbanwe ike efu nke Gibbs (\( \Delta G \)) na-egosi na usoro ma ọ bụ mmeghachi omume adịghị mma. Ọ bụrụ na \( \Delta G \) adịghị mma, usoro ahụ ga-eme n'onwe ya. Ọ bụrụ na \( \Delta G \) dị mma, usoro ahụ agaghị eme n'onwe ya. Ọ bụrụ na \( \Delta G \) bụ efu, sistemụ ahụ dị n'ogo.
Ihe nlele ikpe
Ka anyị tụlee usoro agbaze ice ka ọ bụrụ mmiri na 0°C (273.15 K):
\[ H_2O_{(s)} \rightarrow H_2O_{(l)} \]
N'ime usoro a, enwere mgbanwe enthalpy (\( \Delta H \)) n'ihi na ọ na-ewe ike iji mebie njikọ dị n'ime ice. E nwekwara mgbanwe entropy (\( \Delta S \)) n'ihi na mmiri mmiri na-agbanwe agbanwe karịa ice.
Mgbanwe enthalpy maka ice agbaze bụ ihe dịka +6.01 kJ/mol, mgbanwe entropy dịkwa ihe dịka +22.0 J/K·mol. Anyị nwere ike ịgbakọ \( \Delta G \) iji chọpụta etu usoro ahụ si dị ozugbo:
\[ \Delta G = \Delta H – T \Delta S \]
Na 0°C (273.15 K):
\[ \Delta G = 6010 – 273.15 \ugboro 22 \]
\[ \Delta G = 6010 – 6009.3 \ihe dị ka 0.7 \ederede{ J/mol} \]
Ebe ọ bụ na \( \Delta G \) dị nso na efu, nke a na-egosi na usoro ịgbaze ice na 0°C dị n'ogo nhata.
Mkpa dị na Ndụ Kwa Ụbọchị
Ịghọta enthalpy na entropy dị oke mkpa n'akụkụ dị iche iche nke ndụ mmadụ, site na teknụzụ ruo na sayensị ahụike. Dịka ọmụmaatụ, n'ụlọ ọrụ nri, usoro esi nri na nchekwa na-agụnyekarị ijikwa mgbanwe enthalpy na entropy iji nọgide na-enwe mma nri. Na teknụzụ ike mmeghari ohuru, dị ka sel anyanwụ na batrị, nyocha thermodynamic na-enyere aka imeziwanye arụmọrụ na ntụkwasị obi.
Ọzọkwa, n'ihe gbasara gburugburu ebe obibi, a pụrụ iji ụkpụrụ nke enthalpy na entropy ghọta usoro okike dịka okirikiri mmiri, fotosintesis, na mgbanwe ihu igwe. Ihe ọmụma a na-enyekwa aka n'ịmepụta teknụzụ na atụmatụ iji belata mmetụta ọjọọ gburugburu ebe obibi.
Mmechi
Enthalpy na entropy bụ echiche thermodynamic abụọ metụtara ya nke dị oke mkpa maka ịghọta usoro kemịkalụ na anụ ahụ dị iche iche. Enthalpy metụtara ike zuru oke nke sistemụ, ebe entropy na-egosipụta oke nsogbu ma ọ bụ nsogbu. Mmekọrịta dị n'etiti enthalpy na entropy, dịka ọrụ Gibbs si tụọ, na-enye nghọta dị mkpa banyere akpaghị aka na nguzozi nke usoro thermodynamic. Ịghọta echiche ndị a abụghị naanị ihe dị mkpa na tiori kamakwa ọ nwere ojiji bara uru na teknụzụ, ụlọ ọrụ, na ndụ kwa ụbọchị.
