אנטרופיה, אנרגיית ג'יבס ויכולת ביצוע
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| entropy/ˈentrəpi/ | אנטרופיה |
| Gibbs energy/ɡɪbz ˈenədʒi/ | אנרגיית ג'יבס |
מה יכול להסביר תצפית זו?
- תגובה יכולה להיות אנדותרמית ועדיין להיות תרמודינמית מושקעת. האנתלפיה לבדה אינה קובעת את הכיוון המושקע בטמפרטורה נתונה.
- התחל בחזית. ציין את הכמותות או התכונות שת срав, ואז החלט איזה עדות יכולה להבדיל בין שתי הסברות.
בניית המודל
- אנטרופיה קשורה לפיזור אנרגיה ולמספר הסדרים המיקרוסקופיים הנגישים. אנרגיית ג'יבס משלבת אנתלפיה, אנטרופיה וטמפרטורה מוחלטת לתהליך בטמפרטורה ובלחץ קבועים.
- אנטרופיה: תכונה מצבית הקשורה לפיזור אנרגיה ולסידורים נגישים; אנרגיית גיבס: גדילה תרמודינמית המשלבת תרומות אנתלפיה ואנטרופיה.
מה יכול להישאר קטן גם כאשר ΔG שלילי?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
דלתא G קובע האם תגובה תרמודינמיתית יעילה; הוא אינו אומר דבר על קינטיקה. מחסום אנרגיה גבוך יכול לשמור על תגובה יעילה איטית מאוד, כפי שמציג היהלום.
התאמו כל מונח טכני למשמעותו המדויקת.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
השתמשו בהגדרות כדי להבדיל בין כמותיות ותהליכים הקשורים זה לזה.
בחר עדים שיכולים לבדוק אותו
- השתמש ב-ΔG = ΔH - TΔS עם יחידות אנרגיה מסונסנות. שינוי שלילי באנרגיית ג'יבס מעיד על הולכות תרמודינמית בתנאים הנזכרים, ולא על קצב מהיר. מחסום אקטיבציה יכול לגרום לתהליך מושקע להיות איטי.
- ציין אם הערכים הם כמותות במצב סטנדרטי ורשום את הטמפרטורה בקלווין. המר אנטרופיה מ-ג'אול לקלווין למול ל-קילו-ג'אול לקלווין למול כאשר האנתלפיה היא ב-קילו-ג'אול למול.
אילו שני הרגלים הופכים את החקירה או הדגם במקרה זה לקבלנים יותר?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
ניסוח התנאים וההנחות מאפשר לאחרים לחזור על העבודה בדיוק, ורישום הראיות התומכות מאפשר להם לבדוק את המסקנה. הסתרת תוצאות המולכות מסירה את הראיות שיכולות לערער מסקנה שגויה, ומדידה אחת לעולם לא יכולה להוכיח טענה רחבה יותר.
עבודה על בסיס גודלים ידועים
- ציין את הערכים הידועים ואת יחידות המידה שלהם. בחר בקשר מכיוון שההנחות שלו מתאימות למקרה זה, ולאחר מכן סדר מחדש לפני ההצבה.
- ידוע: ΔH = +20 קילו-ג'אול למול, ΔS = +100 ג'אול לקלווין למול ו-T = 300 K. המר ΔS = 0.100 קילו-ג'אול לקלווין למול. ΔG = ΔH - TΔS = 20 - 300×0.100 = -10 קילו-ג'אול למול. התהליך הוא מושקע תחת ההערכה הנזכרת.
ΔH=30 קילו-ג'אול למול, ΔS=0.10 קילו-ג'אול לקלווין למול ו-T=400 K. מצא את ΔG. השתמש באותו רצף: כמויות ידועות → דגם → קשר → הצבה → יחידה ופרשנות.
ΔH=30 kJ למול, ΔS=0.10 kJ לקלווין למול וT=400 K. מצאו את ΔG.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
התוצאה היא -10 קילו-ג'ול למול. נתונים: דלתא H = 30 קילו-ג'ול למול; דלתא S = 0.10 קילו-ג'ול לקלווין למול; T = 400 K. השתמש בנוסחה: דלתא G = דלתא H - T × דלתא S. דלתא G = 30 - 400 × 0.10 = -10 קילו-ג'ול למול. שלילי, ולכן אפשרי בתחזית זו; שימו לב שדלתא S כבר הייתה בקילו-ג'ול.
בדוק את המסקנה ואת הגבולות שלה
- הולכות תרמודינמית אינה קובעת קצב תגובה. צלסיוס לא יכול להחליף קלווין ב-TΔS, ושגיאת המרה ביחידות יכולה לשנות את התוצאה בגורם של 1,000.
- חזור לתצפית המקורית. הסבר מה התוצאה תומכת, אילו תנאים היא מניחה, ודרך אחת לבדוק הסבר מתחרה.
תגובה תרמודינמית נוחה חייבת להיות מהירה. טענה זו שגויה: היתכנות והמהירות הן שאלות נפרדות. תרמודינמיקה (delta G) אומרת שהתגובה יכולה להתרחש; קינטיקה (אנרגיית השפעול, קצב) אומרת כמה היא מהירה. המרה של יהלום לגרפיט היא נוחה תרמודינמית אך איטית באופן בלתי מורגש.
אנטרופיה, אנרגיית ג'יבס והיכולתיות: השתמש ב-ΔG = ΔH - TΔS עם יחידות אנרגיה מסונסנות. שינוי שלילי באנרגיית ג'יבס מעיד על הולכות תרמודינמית בתנאים הנזכרים, ולא על קצב מהיר. מחסום אקטיבציה יכול לגרום לתהליך מושקע להיות איטי.
תגובה אינטובית חייבת להיות מהירה.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
אפשרות ומהירות הן שאלות נפרדות. תרמודינמיקה (דלתא G) אומרת שתגובה יכולה להתרחש; קינטיקה (אנרגיית פעולה, קצב) אומרת כמה מהר. ההמרה מיהלום לגרפית היא יעילה אך איטית עד כדי בלתי-תחושה.
תכונה מצבית הקשורה לפיזור אנרגיה וסידורים נגישים: כתוב את המונח הטכני.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
אנטרופיה היא מאפיין מצב הקשור לפיזור אנרגיה ומצבים נגישים.