Le terme «entropie» fait référence au désordre ou au chaos dans un système. Plus l'entropie est grande, plus le trouble est grand. Entropie existe en physique et en chimie, mais on peut aussi dire qu'il existe dans des organisations ou des situations humaines. En général, les systèmes tendent vers une plus grande entropie; en fait, selon le deuxième loi de la thermodynamique, l'entropie d'un système isolé ne peut jamais diminuer spontanément. Cet exemple de problème montre comment calculer le changement d'entropie de l'environnement d'un système à la suite d'une réaction chimique à température et pression constantes.
Que signifie le changement d'entropie
Tout d'abord, notez que vous ne calculez jamais l'entropie, S, mais plutôt un changement d'entropie, ΔS. Il s'agit d'une mesure du trouble ou de l'aléatoire dans un système. Lorsque ΔS est positif, cela signifie que l'entropie accrue de l'environnement. La réaction était exothermique ou exergonique (en supposant que l'énergie peut être libérée sous des formes autres que la chaleur). Lorsque la chaleur est libérée, l'énergie augmente le mouvement des atomes et des molécules, ce qui entraîne une augmentation du désordre.
Lorsque ΔS est négatif, cela signifie que l'entropie de l'environnement a été réduite ou que l'environnement a pris de l'ordre. Un changement négatif dans l'entropie attire la chaleur (endothermique) ou l'énergie (endergonic) de l'environnement, ce qui réduit le caractère aléatoire ou le chaos.
Un point important à garder à l’esprit est que les valeurs de ΔS sont les environs! C'est une question de point de vue. Si vous changez l'eau liquide en vapeur d'eau, l'entropie augmente pour l'eau, même si elle diminue pour l'environnement. C'est encore plus déroutant si l'on considère une réaction de combustion. D'une part, il semble que la rupture d'un carburant en ses composants augmenterait le désordre, mais la réaction comprend également de l'oxygène, qui forme d'autres molécules.
Exemple d'entropie
Calculez l'entropie de l'environnement pour les éléments suivants deux réactions.
a.) C2H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4H2O (g)
ΔH = -2045 kJ
b.) H2O (l) → H2O (g)
ΔH = +44 kJ
Solution
Le changement d'entropie de l'environnement après une réaction chimique à pression et température constantes peut s'exprimer par la formule
ΔSsurr = -ΔH / T
où
ΔSsurr est le changement d'entropie de l'environnement
-ΔH est la chaleur de réaction
T = Température absolue à Kelvin
Réaction a
ΔSsurr = -ΔH / T
ΔSsurr = - (- 2045 kJ) / (25 + 273)
** N'oubliez pas de convertir ° C en K **
ΔSsurr = 2045 kJ / 298 K
ΔSsurr = 6,86 kJ / K ou 6860 J / K
Notez l'augmentation de l'entropie environnante car la réaction était exothermique. Une réaction exothermique est indiquée par une valeur ΔS positive. Cela signifie que la chaleur a été libérée dans l'environnement ou que l'environnement a gagné en énergie. Cette réaction est un exemple de réaction de combustion. Si vous reconnaissez ce type de réaction, vous devez toujours vous attendre à une réaction exothermique et à un changement positif de l'entropie.
Réaction b
ΔSsurr = -ΔH / T
ΔSsurr = - (+ 44 kJ) / 298 K
ΔSsurr = -0,15 kJ / K ou -150 J / K
Cette réaction avait besoin d'énergie de l'environnement pour se dérouler et a réduit l'entropie de l'environnement. Une valeur ΔS négative indique qu'une réaction endothermique s'est produite, qui a absorbé la chaleur de l'environnement.
Répondre:
Le changement d'entropie de l'environnement des réactions 1 et 2 était respectivement de 6860 J / K et -150 J / K.