Secondo Principio della termodinamica

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I SISTEMI TERMODINAMICI

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Energia Libera di Gibbs

Delta G = Delta H Sistema - T * Delta S Sistema

G energlia liberaa

pale/ruote/eliche

S Energia dispersa

calore

H Energia disponibile

Funzione di stato che avviene a T e P costante

Delta S ambiente = Delta H sistema / T

in un processo spontaneo l'entropia totale dell'unverso (Sistema + ambiente) aumenta

Classificazione del processo in base al Delta S

NON Spontaneo

se Delta S univ < 0 il processo non è spontaneo (è spontaneo il processo inverso)

Allora vuol dire Delta G > 0

è spontane la reazione inversa

In equilibrio

Delta S univ = 0 il sistema è in equilibrio

Delta G=0

Spontaneo

In un processo spontaneo l'entropia dell'universo* aumenta

D S univ = D S sist + D S amb > 0

quindi Delta G < 0

la reazione è da sinistra verso destra

Reazioni

Reagenti / prodotti

il Delta è la differenza fra prodotti e reagenti. Pertanto quando l'entropia dei reagenti è maggiore vuol dire che la reazione avviene facilmente

Sistema

Delta S = Q/T che significa che la variazione di entropia è dato dal calore scambiato diviso la T

aumenta con l'aumentare della temperatura (energia cinetica maggiore) quando si scioglie un soluto in un solvente Molecole grandi e complesse, hanno entropia maggiore di quelle piccole e semplici Entropia in ordine G>L>S

la conoscienza di due grandezze di stato

entropia

Entalpia

spontaneità di una reazione

Secondo Principio della termodinamica

Il 

secondo principio della termodinamica

 può essere espresso secondo varie formulazioni equivalenti tra cui quella che introduce la funzione di stato 

entropia

.

Esso può essere espresso considerando che in un sistema isolato l’entropia è una funzione non decrescente nel tempo ovvero dS/dt ≥ 0.

In termodinamica un sistema è una porzione di spazio separata dall’ambiente esterno; sistema e ambiente esterno sono le componenti dell’universo.

Un sistema si dice:

• Aperto se consente un flusso di massa o di energia con l’ambiente esterno
• Chiuso se consente un flusso di energia ma non di massa con l’ambiente esterno
• Isolato se non permette un flusso né di massa né di energia con l’ambiente esterno

Durante una trasformazione l’entropia dell’ambiente esterno subisce una variazione ΔSamb e pertanto la varazione dell’entropia dell’universo subisce la variazione complessiva:

ΔSun = ΔSamb + ΔSsis

Per comprendere questa relazione si consideri il processo del flusso di calore tra due oggetti, uno identificato come il sistema e l’altro come l’ambiente circostante. Vi sono tre possibilità:

• Gli oggetti hanno temperature diverse e il calore fluisce spontaneamente dall’oggetto più caldo a quello più freddo. indentificando l’oggetto più caldo come sistema e quello più freddo come ambiente si ha, per definizione di entropia:

ΔSsis = – qrev/Tsis

ΔSamb = qrev/Tamb

Le due grandezze qrev sono uguali e di segno opposto e rendono conto del fatto che il sistema perde calore mentre l’ambiente lo guadagna. Poiché Tsis > Tamb la diminuzione di entropia del sistema è minore rispetto all’aumento di entropia dell’ambiente:

│ ΔSsis │< │ ΔSamb│

quindi l’entropia dell’universo aumenta:

ΔSun = ΔSamb + ΔSsis > 0

• Gli oggetti hanno temperature diverse e il calore fluisce dall’oggetto più freddo a quello più caldo, processo che non è mai stato osservato avvenire spontaneamente. Infatti usando la precedente notazione di ha che

ΔSsis = qrev/Tsis

ΔSamb = – qrev/Tamb

Poiché Tamb > Tsis la diminuzione di entropia del sistema è maggiore rispetto all’aumento di entropia del sistema:

│ ΔSsis │> │ ΔSamb│

quindi l’entropia dell’universo diminuisce:

ΔSun = ΔSamb + ΔSsis < 0

e ciò è in contrasto con il secondo principio della termodinamica pertanto il processo non avviene spontaneamente

Gli oggetti hanno la stessa temperatura quindi │ ΔSsis │= │ ΔSamb│ e pertanto

ΔSun = ΔSamb + ΔSsis = 0

Questi risultati portano a una correlazione tra variazione di entropia e spontaneità di un processo che vengono riassunti nella tabella:

ΔSun > 0Processo spontaneoΔSun < 0Processo non spontaneoΔSun = 0Processo all’equilibrio

Entropia

Misura la quantità di calore per Mole di sostanza

cal/ Kmoli