لدي هذا التفاعل هنا
حيث لدينا مول واحد
من الميثان ، يتفاعل مع مولين من الاوكسجين
فينتج لدينا مول واحد من ثاني اوكسيد الكربون
ومولين من الماء.
وما نود الاجابة عليه في هذا الفيديو هو
ما اذا كان هذا التفاعل تلقائيا
وقد تعلمنا في الفيديو السابق بانه لغرض الاجابة على
هذا السؤال، يجب الرجوع الى طاقة جبس الحرة،
او التغير في طاقة جبس الحرة.
والتغير في طاقة جبس الحرة
يساوي التغير في طاقة التفاعل ناقص درجة الحرارة
التي يحصل فيها التفاعل، مضروبا في الانتروبي,
واذا كان ذلك اقل من الصفر،
فان التفاعل تلقائي
لذا فقد تقدمت قليلا
وقمت باحتساب التغير في طاقة التفاعل
والجواب هنا
ونحن نعرف كيف نحسبه
فقد قمنا بذلك في فيديو سابق
فيمكننا ايجاد طاقة التكوين لكل من
هذه النواتج.
ونضربها ب 2 بالنسبة للماء
لان لدينا مولين من الماء
وبهذا يكون لدينا طاقة التكوين لكافة النواتج
ثم نطرحها من طاقة التكوين
لكافة المواد المتفاعلة
وبالطبع فان طاقة التكوين للاوكسجين هي صفر
لذا فلن تظهر في المعادلة فيكون لدينا سالب 890.3
كيلوجول
حسنا، هذا يخبرنا بان التفاعل باعث للطاقة
بان هذا الجانب من المعادلة طاقته اقل
يمكنك التفكير به بهذا الشكل
لذا فقد تم انبعاث بعض الطاقة.
ويمكننا ان نكتب هنا E+ كرمز للطاقة.
دعوني اكتب، سيتم انبعاث بعض الطاقة
لذا فهو تفاعل باعث للطاقة
الا ان السؤال هو٬ هل هو تلقائي؟
ولاجل معرفة ما اذا كان تلقائيا،
يجب علينا
معرفة دلتا S.
ولمعرفة دلتا S
قمت بالبحث عن قيم الانتروبي المولارية القياسية
لكل من هذه الجزيئات.
فمثلا، -- ساكتب القيم القياسية هنا
بلون مختلف
القياسية
ونضع رمز الصفر هنا --
قيم الانتروبي المولارية القياسية - وعندما نقول قياسية فاننا نعني،
عند درجة 298 كلفن.
في الواقع، لا يفترض القول درجة كلفن
فقط 298 كلفن لا نستخدم كلمة درجة
عندما نتحدث عن مقياس كلفن
لذا فهي عند 298 كلفن، والتي تعادل 25 درجة مئوية، اي انه
بدرجة حرارة الغرفة
ولذلك فانها تعتبر درجة قياسية
لذا فان الانتروبي القياسية للميثان في درجة حرارة الغرفة
تعادل هذا الرقم، هنا
186 جول لكل كلفن مول
فاذا كان لدي مول واحد من الميثان، يكون لدي 186 جول/كلفن
من الانتروبي
واذا كان لدي مولين، اضرب الكمية في 2
واذا كان لدي 3 مول ، اضرب الكمية في 3
لذا فان التغير الكلي في الانتروبي لهذا التفاعل هو مجموع
الانتروبي القياسية للنواتج ناقص مجموع
الانتروبي القياسية للمواد المتفاعلة
مثلما فعلنا بالنسبة لطاقة التفاعل.
وبذلك سيكون مساويا الى موجب 213.6
لدي مولين من ا لماء هنا
فيكون مضافا اليه 2 مضروبا في.. -لنكتب 70 هنا
69.9 هي تقريبا 70.
زائد 2 في 70، ثم نطرح
الانتروبي للمواد المتفاعلة، اي لهذا الجانب من التفاعل.
لذا فالانتروبي لمول واحد من الميثان هي 186 زائد 2 مضروبا في 205
لذا فبالنظر فقط فان هذا الرقم قريب
لهذا الرقم، ولكن هذا الرقم اكبر بكثير من هذا الرقم.
والماء السائل له انتروبي اقل بكثير - هذه الانتروبي
للماء السائل.
له انتروبي اقل بكثير من غاز الاوكسجين
وهذا منطقي.
لان الناتج سائل، اي ان الحالات اقل
وكلها ستتجمع في قعر الاناء
مقارنة بالحالة التي تتمدد وتاخذ شكل الغرفة
لذا فان الغاز بطبيعته سيكون له قدرا اكبر
من الانتروبي مقارنة بالسائل
لذا فقط بالنظر، يمكننا ان نرى بان النواتج
سيكون لها انتروبي اقل من المواد المتفاعلة
لذا فان الناتج سيكون عددا سالبا
ولكن لنتحقق من ذلك
لدي 200 ، 213.6 مضافا اليه حسنا، 140 ، صح؟
2 مضروبا في 70
مضافا اليه 140 يساوي 353.6
لذا لدينا 353.6
ومن هذا الناتج ساطرح 186 مضافا اليه
2 مضروبا في 205 اي ما يعادل 596.
اذن نطرح 596، فماذا يكون الناتج؟
فنضع سالب 596، ثم موجب 353.6 ، فيكون لدينا
سالب 242.4 جول/ كلفن
فيكون الجواب مساو الى سالب 242.4 جول لكل كلفن
هو دلتا S السالب
اي اننا نفقد هذا القدر من الانتروبي
ولعل الوحدات تبدو غير منطقية بالنسبة لك الان،
وفي الواقع هي وحدات اعتباطية
ولكن يمكن القول بان المنظومه تتجه نحو الترتيب
وهذا منطقي، لان لدينا طن من الغاز
لدينا ثلاث جزيئات منفصلة ، واحدة هنا ،
وجزيئتي اوكسجين.
ثم نذهب ايضا الى ثلاث جزيئات
الا ان الماء هو الان سائل.
لذا فمن المنطقي ان نفقد جزء من الانتروبي
فهناك عدد اقل من الحالات
يمكن للسائل بالاخص ان ياخذها
ولكن لنرى ان كان هذا التفاعل تلقائيا
لدينا دلتا G تساوي دلتا H
وحيث اننا نفقد حرارة، فانها سالب 890.
ساتخلص من الاعشار
لا يتوجب علينا ان نكون غاية في الدقة
ناقص درجة الحرارة
نفرض اننا عند حرارة الغرفة،
او 298 درجة كلفن
اي 28 - يجب ان اقول 298 كلفن
يجب ان لا اعتاد على قول
كلمة درجة مع كلفن
اي 25 درجة مئوية مضروبا في التغير في الانتروبي.
والان، هذا سيكون
الان يمكننا القول، حسنا، سالب 242، يمكننا ان نضع
هذا هنا
ولكن يجب ان تكون حذرا جدا، جدا، جدا
هذا هنا بالكيلوجول
وهذا هنا بالجول
لذا فاذا اردنا كتابة كل شئ بالكيلوجول،
وبما اننا قد كتبنا هذا هنا، فلنكتب هذا
بالكيلوجول
فيكون الناتج
0.242 كيلوجول/كلفن
والان ستكون طاقة جبس الحرة
هي سالب 890 كيلوجول سالب 290 ، السالب مع السالب
يكون موجب
وهذا منطقي، لان عامل الانتروبي سيجعل
طاقة جبس الحرة اكثر موجبة
وكما نعلم، بما اننا نرغب في ان تكون هذه القيمة
اقل من الصفر، اي ان ذلك سيعارض التلقائية
ولكن لنرى ان كان بامكانها تجاوز طاقة التفاعل الفعلية،
اي طبيعتها الباعثة للطاقة.
ويبدو ان بامكانها ذلك لان بضرب هذا
بقيمة كسرية، سيكون
الناتج اصغر من ذلك
ولكن لنحاول ايجاد ذلك
لذا فبالقسمة على 1، 2 ، 3.
هذا هو التغير في الانتروبي مضروبا في 298
وهي درجة الحرارة، يكون الناتج سالب 72
وهكذا ، فنضع سالب هنا
فيكون موجب 72.2
لذا فهذه في الانتروبي في درجة الحرارة القياسية.
سيكون الناتج هذا.
وهذه هي طاقة التفاعل.
لذا فيمكننا ان نرى بان طاقة التفاعل اكثر سالبية
بكثير من الحد الموجب الناتج
من درجة الحرارة مضروبا في التغير في الانتروبي.
لذا فان هذا الحد سيتغلب
لذا فبالرغم من اننا نفقد انتروبي في هذا التفاعل، الا انه يبعث
كمية كبيرة من الطاقة، بحيث انه سيكون تلقائيا
وهذا قطعا اقل من الصفر، اي ان هذا التفاعل سيكون
تفاعلا تلقائيا.
وكما رايتم ،فان مسائل طاقة جبس الحرة
ليست صعبة
يتوجب عليكم فقط ايجاد هذه القيم.
ولايجاد هذه القيم، اما ان تعطى قيمة دلتا H
او يطلب الينا ان نحل المعادلة بدلالة دلتا H
فنجد طاقات التكوين لكافة
النواتج ، نطرح قيم المواد المتفاعلة
وطبعا تضرب بمعامل التوازن.
ثم لايجاد التغير في الانتروبي،
نعمل نفس الشئ
يجب ايجاد الانتروبي المولارية القياسية
للنواتج مضروبة بمعامل التوازن، نطرح القيم للمواد المتفاعلة
ثم نعوض القيم هنا،
ثم يكون لدينا طاقة جبس الحرة.
وفي هذه الحالة، كانت النتيجة سالبة
والان يمكنك تصور حالة، تكون فيها
درجة الحرارة اعلى بكثير
مثل سطح الشمس او ما شابه، بحيث
فجاة، بدلا من ان تكون درجة الحرارة 298 هنا، ستكون مثلا 2000
او 4000 هناك
ثم فجاة، تصبح الاشياء مثيرة
اذا استطعت تصور ان يكون لديك 40,000 كلفن
ثم فجاة يكون حد الانتروبي
التغير في الانتروبي سيكون اكثر اهمية
اي ان هذا الحد الموجب، سيكون
اكبر بكثير من هذا وقد لا يكون تلقائيا
عند درجات الحرارة العالية جدا جدا جدا
وهناك طريقة اخرى
في التفاعل الباعث للحرارة
الحرارة المنبعثة لا تعد ذات اهمية عندما يكون هناك
كمية كبيرة من الحرارة، او الطاقة الحركية في البيئة
اذا كانت درجة الحرارة عالية، فقد يكون التفاعل
غير تلقائي، لان حد الانتروبي
سيكون قليلا
وعلى اي حال، انا فقط اردت ان اجري هذه الحسابات
لابين لكم بان لا يوجد هنا شئ محدد
يمكنكم البحث في الانترنت
لايجاد فيما اذا كانت اي عملية هي تلقائية