El término "entropía" se refiere a desorden o caos en un sistema. Cuanto mayor es la entropía, mayor es el desorden. 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, de acuerdo con el 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 cambio en la entropía?
Primero, observe que nunca calcula la entropía, S, sino que cambia la entropía, ΔS. Esta 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 (suponiendo que la energía se pueda liberar en formas además del calor). Cuando se libera calor, la energía aumenta el movimiento de los átomos y las moléculas, lo que lleva a un mayor desorden.
Cuando ΔS es negativo, significa que se redujo la entropía del entorno 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 para ΔS son para los alrededores! Es una cuestión de punto de vista. Si cambia el agua líquida en vapor de agua, la entropía aumenta para el agua, aunque disminuye para los alrededores. 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 de los alrededores para lo siguiente dos reacciones.
a.) C2H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4H2O (g)
ΔH = -2045 kJ
b.) H2O (l) → H2O (g)
ΔH = +44 kJ
Solución
El cambio en la entropía de los alrededores. después de una reacción química a presión y temperatura constantes pueden expresarse mediante la fórmula
ΔSsurr = -ΔH / T
dónde
ΔSsurr es el cambio en entropía del entorno
-ΔH es calor de reacción
T = Temperatura absoluta en Kelvin
Reacción a
ΔSsurr = -ΔH / T
ΔSsurr = - (- 2045 kJ) / (25 + 273)
** Recuerde convertir ° C a K **
ΔSsurr = 2045 kJ / 298 K
ΔSsurr = 6.86 kJ / K o 6860 J / K
Tenga en cuenta el aumento de la entropía circundante ya que la reacción fue exotérmica. Una reacción exotérmica se indica mediante un valor positivo de ΔS. Esto significa que el calor se liberó a los alrededores o que el ambiente ganó energía. Esta reacción es un ejemplo de un 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
ΔSsurr = - (+ 44 kJ) / 298 K
ΔSsurr = -0.15 kJ / K o -150 J / K
Esta reacción necesitaba energía del entorno para proceder y redujo la entropía del entorno. Un valor negativo de ΔS indica que ocurrió una reacción endotérmica, que absorbió el calor de los alrededores.
Responder:
El cambio en la entropía de los alrededores de la reacción 1 y 2 fue 6860 J / K y -150 J / K respectivamente.