Page 9 - No23

A FÉMEK REAKTIVITÁSA

közölt hő, egy adott nagyságú alacsonyabb valósulnak meg, melyek során a közlésre vagy egyéb
hőmérsékletű rendszerben nagyobb rendezetlenség növekszik, vagyis a munkavégzésre, szabadentalpiának
rendezetlenséget okoz, mint egy nagyobb termodinamikai rendszer teljes entrópiája vagy Gibbs szabadenergiának (G)
hőmérsékletűben, mivel a nagyobb (a rendszer és környezete entrópiájának nevezzük.
mértékben rendezetlen környezetben a összege) növekszik. Az állítás elszigetelt
rendezetlenség már kevésbé növekszik. rendszerre is igaz, kivéve azt az ideális
Ezen tapasztalatok alapján vezette be esetet, ha a változás reverzibilis. A p és T állapothatározók fenntartására
Rudolf Clausius a XIX. században a elhasznált belsőenergia ΔU pT két
rendezetlenség jellemzésére az entrópia járulékból tevődik össze. Egyrészt állandó
fogalmát, mint a hő és hőmérséklet Spontán lejátszódó folyamatokra a teljes nyomáson a felszabaduló hő egy része
hányadosát: entrópiaváltozás mindig pozitív. növelné a rendszerben a nyomást, emiatt
Egyensúlyban a teljes entrópiának a rendszer a nyomás fenntartásához
maximuma van. kitágul, térfogati munkát végez. A
Az entrópia (S) is állapotfüggvény, értéke A mindennapi élet tapasztalatai alapján is térfogati munka a nyomás és a
a rendezetlenség növekedésével megállapíthatjuk, hogy az önként térfogatváltozás szorzata lesz.
növekszik. végbemenő folyamatokat a rendezetlenség ΔW térf ,= - p∆V.
növekedése kíséri. Negatív az előjele, mert a rendszer végzi a
A következőkben az egyszerűség kedvéért, munkát és így csökken a belsőenergiája.
Az egyetlen olyan állapotfüggvény, nyílt rendszerekben, izoterm és izobár A rendszer állandó nyomáson
melynek abszolút értéke is ismert. Az körülmények között lefolyó spontán hasznosítható belső energiáját
abszolút tiszta kristályos állapotváltozásokra korlátozzuk a entalpiának (H) nevezzük, mely szintén
anyagok entrópiája abszolút 0 tárgyalást. Laboratóriumi körülmények állapotfüggvény;
hőmérsékleten (-273,15 Co) zérus között, nyitott főzőpohárban lejátszódó
(Nernst). kémiai reakciók esetén, mint például a
A szabadenergia- és az entrópia- fémek reaktivitásának tárgyalásakor
változások mérhetőek kalorimetrikus bemutatott példákban, jól teljesülnek ezek Másrész a hő az egyetlen energiafajta,
kísérletekben. a feltételek. Általánosabb esetek amely izoterm körülmények között nem
A rendszer kezdeti és végállapotaihoz tárgyalását az érdeklődő olvasó megtalálja alakítható át veszteség nélkül más
különböző belső energia tartozik. Az a megjelölt irodalomban. energiafajtává. Állandó hőmérsékleten
átmenetek alkalmával végbemenő lezajló változás esetén a felszabaduló hő
belsőenergia változások nagyságát és a egy része az izoterm körülmények
változások irányát a termodinamika I. és fenntartására fordítódik. Az át nem
II. törvénye határozza meg. Az I. törvény, alakítható rész, a rendszer entrópia-
az energiamegmaradás törvénye változásának és a hőmérsékletének
korlátozza a megengedett változásokat, a szorzataként adható meg.
II. törvény az entrópiát használja a
spontán változások azonosítására, az I.
törvény által megengedett változások A fentiek alapján állandó nyomáson és
közül. hőmérsékleten lezajló változások során, a
A termodinamika I. főtétele szerint, Tekintsük át, miből tevődik össze a belsőenergiából a körülmények
energia- és anyagtranszportot megengedő belsőenergia nem hasznosítható része. fenntartására felhasznált belsőenergia
nyílt rendszer esetében a rendszer belső ∆U pT ,
energiája, csak a rendszer és környezete Spontán állapotváltozások izobár-
izoterm körülmények között -
közötti hőcsere és munkavégzés útján szabadenergia.
változhat.
Ilyen állapotváltozások során a Az állandó nyomáson és hőmérsékleten a
felszabaduló belsőenergia egy része a rendszer belsőenergia-változása
körülmények fenntartására fordítódik
A termodinamika II. törvénye a spontán ΔU pT , nem hasznosítható a rendszerben. A
változás irányát megszabó törvény. A rendszernek fenn kell tartani az állandó
törvény szerint, a természetben olyan nyomást és hőmérsékletet. A belső energia
irreverzibilis spontán változások azon részét, amely megmarad hő

KÉMIAI PANORÁMA 23. SZÁM, 2020. ÉVFOLYAM 1. SZÁM 9