З рівняння (1.25) випливає, що при оборотному переході системи зі стану 1 в стан 2 зміна ентропії:
При плавленні твердої речовини, при випаровуванні рідини, і при сублімації невпорядкованість в системі збільшується і, отже, зростає ентропія. Протилежні процеси супроводжуються зменшенням ентропії. Як же розрахувати зміна ентропії при фазових переходах? Ми вже знаємо, що будь-який фазовий перехід пов'язаний з певним, постійним тепловим ефектом (теплота плавлення, теплота випаровування і т.д.), який назвемо теплотою фазового переходу DНф.п. Фазові переходи протікають при постійній температурі (температура плавлення, температура кипіння і т.д.), тобто є ізотермічними. Отже, для фазових переходів одного моль речовини рівняння (1.26) має вигляд:
Приклад 1. Розрахувати зміна стандартної ентропії системи в результаті випаровування 100 г води.
Знаходимо по табл.1.3 Н 0 ісп (Н2 О) і Ткип (Н2 О) і підставляємо в формулу (1.27):
DS о = 100/18 × (41,09 × 10 3) / 373,2 = 611,68 Дж × К -1
б / Зміна температури
Як уже зазначалося, нагрівання речовини супроводжується збільшенням, а охолодження - зменшенням ентропії. Для розрахунку DS можна застосувати рівняння (1.26). Для ізобарного процесу, наприклад, dQ = Cp dT (1.16). тоді
Якщо взяти середнє значення теплоємності Ср:
Приклад 2. Розрахувати зміна ентропії 2 моль аміаку при нагріванні від 400 до 500 К.
З огляду на, що при зазначених умовах аміак знаходиться в газоподібному стані, беремо по таблиці середню теплоємність газоподібного аміаку: = 8,52 Дж × моль -1 До -1. тоді:
DS = 2 × 8,52 × ln (500/400) = 3,80 Дж × К -1
в / Хімічні реакції
Ентропія 1 моль речовини в його стандартному стані при відповідній температурі називається стандартною ентропією S 0. Стандартні ентропії багатьох простих і складних речовин наводяться в довідниках. Слід підкреслити, що мова йде про абсолютні ентропіях, а не їх зміні, що супроводжує освіту складного речовини з простих речовин (згадаємо теплоти освіти). Тому стандартні ентропії простих речовин не дорівнюють нулю. Зміна стандартної ентропії в ході хімічної реакції може бути обчислено за рівнянням:
DS 0 = åS 0 прод. - åS 0 ісх.веществ (1.30)
При підсумовуванні абсолютних ентропій кожна з них повинна бути помножена на відповідний стехиометрический коефіцієнт.
Приклад 3. Розрахувати зміна стандартної ентропії в реакції синтезу аміаку:
По таблиці знаходимо значення стандартних абсолютних ентропій: SNH3 (г) = 193 Дж × моль -1 До -1; S про N2 (г) = 192 Дж × моль -1 До -1;
S про Н2 (г) = 131 Дж × моль -1 До -1.
DS 0 = 2 × 193 - 192 - 3 × 131 = - 195 Дж × К -1
У розглянутому прикладі ентропія зменшується. Цього можна було очікувати, якщо врахувати, що в результаті реакції зменшується обсяг газоподібних речовин, а, отже, невпорядкованість в системі.