Номер 6, страница 134 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 4. Закономерности протекания химических реакций и физико-химических процессов. Параграф 19. Направление протекания химических реакций. Понятие об энтропии - номер 6, страница 134.

Условие.

6. Испарение воды при комнатной температуре — самопроизвольный эндотермический процесс. Не производя расчётов, сделайте вывод о знаках изменения функций $\Delta G$, $\Delta H$, $\Delta S$.

Решение.

Решение 2.

Решение

Рассмотрим процесс испарения воды при комнатной температуре, который описывается уравнением фазового перехода: $H_2O(ж) \rightarrow H_2O(г)$. Для определения знаков термодинамических функций проанализируем условия, данные в задаче.

Знак изменения функции $\Delta H$

В условии сказано, что испарение — это эндотермический процесс. Это означает, что для перехода воды из жидкого в газообразное состояние система должна поглощать теплоту из окружающей среды. По определению, для эндотермических процессов изменение энтальпии ($\Delta H$) положительно.

Ответ: $\Delta H > 0$.

Знак изменения функции $\Delta S$

Энтропия ($\Delta S$) является мерой беспорядка или хаотичности системы. При испарении молекулы воды переходят из жидкого состояния, в котором они связаны друг с другом и имеют ограниченную подвижность, в газообразное состояние, где они движутся свободно и хаотично, занимая весь предоставленный объем. Переход в более неупорядоченное состояние всегда сопровождается увеличением энтропии.

Ответ: $\Delta S > 0$.

Знак изменения функции $\Delta G$

В задаче указано, что процесс испарения является самопроизвольным. Критерием самопроизвольности процесса при постоянных температуре и давлении является отрицательное значение изменения энергии Гиббса ($\Delta G$).

Это можно проверить с помощью фундаментального уравнения термодинамики: $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$. Мы установили, что $\Delta H > 0$ и $\Delta S > 0$. Абсолютная температура $\text{T}$ (в Кельвинах) всегда положительна. Для того чтобы $\Delta G$ было отрицательным, необходимо, чтобы энтропийный член $T\Delta S$ был по абсолютной величине больше, чем энтальпийный член $\Delta H$. Для испарения воды при комнатной температуре это условие выполняется, что и обеспечивает самопроизвольность процесса.

Ответ: $\Delta G < 0$.