03. Termodinamiğin İkinci Kanunu

Termodinamiğin ikinci kanununda entropi (S) olayını inceliyeceğiz. Entropi bize bir reaksiyondaki değişimlerin kendiliğinden olup olmadığını hakkında bilgi verir. Kendiliğinden olan reaksiyonlarda entropi değerinde bir artış söz konusudur.

Basınçları aynı olan ve tamamen izole edilmiş iki balon arasındaki musluk açıldıktan sonra içerisindeki gaz homojen olarak karışır bu istemli bir olaydır. Musluk açıldıktan sonra gazlar ilk hale göre dah düzensizdir. Entropi düzensizliğin ölçüsüdür.

Yapıları düzenliliğine göre sıralıyacak olursak katı, sıvı ve gaz olarak sıralanırlar. Yani en düzensiz yapı gazlardadır. Bu nedenle katı halden sıvı hale ve sıvı halden gaz hale geçerken entropi artışı olur.

Gazların birbiri ile karıştırılması olayı izole bir sistemde gerçekleştirildiği için çevre ile sistem arasında enerji ve madde değişimi olmaz . Bu nedenle izole sistemin entropisi artar. Fakat çoğu reaksiyon izole edilmemiş ortamlarda gerçekleşir. Bu nedenle toplam entropi değişimi çevrenin ve sistemin entropi değişimlerinin toplamına eşittir.

DStoplam = DS sistem + DSçevre

Bir sıvı donduğu zaman ısı açığa çıkar ve bu ısı çevre tarafından absorplanır. Bu ısı artışı ile çevre moleküllerinin düzensizliği artar. Bu nedenlede çevrenin entropisi artar. Donma noktasının altında donan bir sıvıda sistemin entropi azalması ve çevrenin entropi artmasından daha az olduğundan net entropi artışı büyük olur. Bu ndenle sıvının donma noktası altında donması istemli bir olaydır.

Entropi bir hal fonksiyonudur. Yola bağlı olmayıp sistemin ilk ve son haline bağlıdır.

Sabit sıcaklık ve basınçta tersinir bir kimyasal reaksiyonun entropisi

DS = DH/T = Jmol-1K-1 bağıntısı ile verilir.

DS > 0 ise olay kendiliğinden oluşur,

DS = 0 ise sistem dengededir,

DS< 0 ise olay istemsizdir.

Örnek: 1 atm basıçta ve 0ºC ta 1 mol buzun erimesi sırasındaki entropy değişimini hesaplayınız

DH = 6,017kJmol-1

H2O (k) àH2O (s)

DS = DH /T

DS = 6017 Jmol-1 / 273 K

DS = 22,04 Jmol-1K-1