Khái niệm entropy, công thức tính entropy? vai trò và ý nghĩa của entropy

Tổng hợp khái niệm entropy, công thức tính entropy, vai trò và ý nghĩa của entropy giúp các bạn hiểu chi tiết hơn về entropy trong Hóa học 10.

1. Khái niệm Entropy là gì?

Entropy là đại lượng đặc trưng cho độ mất trật tự của một hệ ở một trạng thái và điều kiệu xác định. Entropy càng lớn hệ càng mất trật tự.

Khái niệm entropy xuất phát từ nhiệt động lực học, liên quan đến việc truyền năng lượng nhiệt trong một hệ thống. Nó thay đổi trực tiếp với bất kỳ thay đổi nhiệt nào trong hệ thống.

Nó là thước đo tính ngẫu nhiên hoặc rối loạn của một hệ thống.

Giá trị của entropy phụ thuộc vào khối lượng của một hệ thống. Nó được ký hiệu bằng chữ S và có đơn vị joules/kelvin.

Entropy có thể có giá trị dương hoặc âm. Theo định luật thứ hai của nhiệt động lực học, entropy của một hệ thống chỉ có thể giảm nếu entropy của một hệ thống khác tăng.

Công thức tính Entropy?

Δ_rG^o_T = Δ_rH^o_T − TΔ_rS^o_T 

Δ_rG^o_T < 0: phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn, nhiệt độ T

Δ_rG^o_T > 0: phản ứng không tự xảy ra ở điều kiện chuẩn, nhiệt độ T

Δ_rG^o_T = 0: phản ứng đạt trạng thái cân bằng (phản ứng đồng thời xảy ra theo hai chiều ngược nhau với tốc độ như nhau)

- Khi tăng nhiệt độ, độ mất trật tự (hỗn loạn) của các tiểu phân trong hệ tăng ⇒ Entropy của hệ tăng.

- Khi chuyển thể của chất từ trạng thái rắn sang lỏng và khí thì entropy của chất tăng.

- Các phân tử chất ở trạng thái rắn, lỏng, khí có độ mất trật tự (hỗn loạn) tăng theo chiều:

Rắn < lỏng < khí.

Ví dụ về entropy

Entropy có thể tăng hay giảm phụ thuộc vào hính dáng và kiểu liên kết hóa học của một chất nào đó.

Ví dụ entropy tăng

- Quá trình bromine chuyển từ thể lỏng sang thể hơi ⇒ Độ hỗn loạn của các phân tử chất tăng ⇒ Entropy tăng.

- Quá trình iodine chuyên từthể rắn sang thể hơi ⇒ Độ hỗn loạn của các phân tử chất tăng ⇒ Entropy tăng

- Một khối băng sẽ tăng entropy khi nó tan chảy. Thật dễ dàng để hình dung sự gia tăng sự rối loạn của hệ thống. Nước đá bao gồm các phân tử nước liên kết cộng hóa trị với nhau trong một mạng tinh thể. Khi băng tan, các phân tử thu được nhiều năng lượng hơn, lan rộng ra xa hơn và mất cấu trúc để tạo thành chất lỏng. Tương tự, sự thay đổi từ chất lỏng sang chất khí, như từ nước sang hơi nước, làm tăng năng lượng của hệ thống.

Ví dụ entropy giảm

Điều này xảy ra khi hơi nước thay đổi thành nước hoặc khi nước thay đổi thành băng. Định luật thứ hai của nhiệt động lực học không bị vi phạm vì vấn đề không nằm trong một hệ thống khép kín. Trong khi entropy của hệ thống được nghiên cứu có thể giảm, thì môi trường lại tăng lên.