Энтропия и ее физический смысл. Тремя способами рассчитайте изменение энергии Гиббса реакции и сделайте вывод

Энтропия и ее физический смысл. Тремя способами рассчитайте изменение энергии Гиббса реакции и сделайте вывод о возможности ее протекания. Реакция и равновесные концентрации веществ, моль/л: 4NH3(г) +3О2(г) = 2N2(г) + 6Н2О(г) 0,37 1,74 1,26 3,78

1.Мерой вероятности состояния системы в термодинамике принято считать энтропию S энтропия – мера неупорядоченности системы.
Математически связь энтропии с числом микросостояний установил Л. Больцман в конце 19 века, выразив ее уравнением:
S=k*ln W,
где W- термодинамическая вероятность данного состояния системы при определенном запасе внутренней энергии U и объеме V;
k – постоянная Больцмана, равная 1,38*10-23Дж/К.
Энтропия возрастает при переходе вещества из кристаллического состояния в жидкое и из жидкого в газообразное, при растворении кристаллов, при расширении газов, при химических взаимодействиях, приводящих к увеличению числа частиц, и прежде всего частиц в газообразном состоянии

. Напротив, все процессы, в результате которых упорядоченность системы возрастает (конденсация, полимеризация, сжатие, уменьшение числа частиц), сопровождаются уменьшением энтропии
2 4NH3(г) +3О2(г) = 2N2(г) + 6Н2О(г)
0,37 1,74 1,26 3,78
∆ fНo298 кДж/моль So298 Дж/K*моль ∆ fGo298 кДж/моль
NH3(г) -48,19 192,51 -16,64
О2(г) 0 205,03 0
N2(г) 0 191,79 0
Н2О(г) -241,81 188,72 -228,6
Рассчитываем изменение энтальпии реакции:
4NH3(г) + 3O2(г) = 2N2(г) + 6H2O(г)
Согласно следствию из закона Гесса:
ΔНrº = 6ΔНfº(H2O) – 4ΔНfº(NH3)
: ΔHrº = 6·(–241,81) – 4·(–48,19) = –1258,16 кДж
Рассчитываем изменение энтропию реакции
ΔSrº = 6Sfº(H2O) +2 S0 f(N2) - (4Sfº(NH3) +3Sfº(O2) ) =
6*188,72 +2*191,79 -4*192,51 – 3* 205,03=130,81 Дж/K
1.Рассчитываем изменение энергии Гиббса
ΔG0 = ΔНrº- T* ΔSrº = -1258,16 – 298*130,81*10-3 = -1297,14 кДж
2.Рассчитываем изменение энергии Гиббса
ΔGrº = 6ΔGfº(H2O) – 4ΔGfº(NH3) =6* (-228,6 ) - 4* (-16,64) =-1305,04 кДж
3.ΔG0 = -RTlnKp;
Kp = [H2O]р 6*[N2]Р 2*/[O2]р 3*[NH3]р 4 =
= (3,76)6* (1,26)2/(1,74)3* (0,37)4 =46919,96
ΔG0 =-8,314*298 *ln45378,26 =-26566Дж
Таким образом, расчет показал, что ΔG < 0 реакция термодинамически разрешена и система стремится к достижению условия ΔG = 0, при котором наступает равновесное состояние обратимого процесса;