WEBVTT

00:00:00.000 --> 00:00:03.130
Тук имаме тази реакция, в която,
ако разполагаме с един мол метан

00:00:03.130 --> 00:00:05.590
и той взаимодейства 
с два мола кислород,

00:00:05.590 --> 00:00:08.000
ще произведем един мол 
въглероден диоксид

00:00:08.000 --> 00:00:09.540
и два мола вода.

00:00:09.540 --> 00:00:12.000
В този клип искаме да отговорим
на въпроса дали тази

00:00:12.000 --> 00:00:14.740
реакция е спонтанна.

00:00:14.740 --> 00:00:17.590
И научихме в последния клип, че 
за да отговорим на този въпрос,

00:00:17.590 --> 00:00:19.590
трябва да се обърнем към 
свободната енергия на Гибс

00:00:19.590 --> 00:00:21.400
или по-точно към промяната 
в свободната енергия на Гибс.

00:00:21.400 --> 00:00:25.000
А промяната в свободната 
енергия на Гибс е равна на

00:00:25.000 --> 00:00:29.500
промяната в енталпията на реакцията
минус температурата,

00:00:29.500 --> 00:00:32.630
при която тя протича, цялото
умножено по промяната в ентропията.

00:00:32.630 --> 00:00:38.990
И ако това е по-малко от нула, 
тогава има спонтанна реакция.

00:00:39.000 --> 00:00:42.230
И всъщност направих 
нещо предварително.

00:00:42.230 --> 00:00:46.000
Само пресметнах промяната 
в енталпията при тази реакция,

00:00:46.000 --> 00:00:47.560
което се вижда тук.

00:00:47.560 --> 00:00:50.000
Знаем и как да направим това.
Направихме го преди няколко клипа.

00:00:50.000 --> 00:00:54.560
Можеш само да погледнеш топлините
на образуване на всеки от тези продукти.

00:00:54.560 --> 00:00:58.000
Водата ще я умножим 
по 2, щом от нея има 2 мола.

00:00:58.000 --> 00:01:00.440
И така от сбора на топлините
на образуване на всички продукти

00:01:00.440 --> 00:01:03.930
изваждаме топлините на образуване
на реактантите.

00:01:03.930 --> 00:01:07.000
И разбира се, топлината 
на образуване на O2 е 0,

00:01:07.000 --> 00:01:11.710
това дори няма да се показва, и
ще получим минус 890,3 килоджаула.

00:01:11.710 --> 00:01:15.000
И това ни подсказва, че имаме
налице една екзотермична реакция.

00:01:15.000 --> 00:01:18.360
Че тази страна на уравнението
съдържа по-малко енергия...

00:01:18.360 --> 00:01:20.440
ако мога да се изразя така –
по-малко енергия от тази страна.

00:01:20.440 --> 00:01:22.710
Така че трябва да е била 
освободена малко енергия.

00:01:22.710 --> 00:01:25.430
Можем дори тук да запишем
плюс "Е" за енергия.

00:01:25.430 --> 00:01:28.130
Нека напиша, плюс енергията,
която ще бъде освободена.

00:01:28.130 --> 00:01:29.860
Ето защо това е екзотермична реакция.

00:01:29.860 --> 00:01:32.000
Но въпросът ни е,
спонтанна ли е тя?

00:01:32.000 --> 00:01:34.000
За да разберем дали е 
спонтанна, трябва

00:01:34.000 --> 00:01:39.340
да намерим нашето делта s.

00:01:39.340 --> 00:01:42.600
А за да си помогнем с намирането 
на делта s, предварително

00:01:42.600 --> 00:01:46.000
намерих стандартните
моларни ентропии

00:01:46.000 --> 00:01:48.000
за всяка една от тези молекули.

00:01:48.000 --> 00:01:52.090
Например, стандартната...
ще я покажа тук в различен цвят.

00:01:52.110 --> 00:01:56.050
стандартната... това е само
начин на записване...

00:01:56.055 --> 00:02:00.265
Ще запиша делта тук... само...

00:02:00.265 --> 00:02:05.000
Стандартната... тук прибавяме
индекс нула...

00:02:05.000 --> 00:02:08.420
стандартната моларна ентропия –
под "стандартна" се има предвид

00:02:08.420 --> 00:02:10.660
при 298 градуса по Келвин.

00:02:10.660 --> 00:02:13.140
Всъщност не трябва 
да казвам градуси по Келвин.

00:02:13.140 --> 00:02:15.000
Това са 298 Келвина, тук 
не е нужно да се използва

00:02:15.000 --> 00:02:17.000
думата "градуси", когато 
говорим за Келвин.

00:02:17.000 --> 00:02:21.870
Така, това е при 298 келвина, което 
е 25 градуса по Целзий, т.е. стайна температура.

00:02:21.870 --> 00:02:24.510
И ето защо тя се счита 
за стандартната температура.

00:02:24.510 --> 00:02:29.000
И стандартната ентропия на
метана при стайна температура

00:02:29.000 --> 00:02:30.890
е равна на това число тук.

00:02:30.890 --> 00:02:37.000
186 джаула на Келвин мол.

00:02:37.000 --> 00:02:42.000
Ако имаме 1 мол метан, 
разполагаме със 186 джаула

00:02:42.000 --> 00:02:43.880
на Келвин ентропия.

00:02:43.880 --> 00:02:46.200
Ако имаме 2 мола, 
умножавам това по 2.

00:02:46.200 --> 00:02:48.490
Ако имам 3 мола,
умножавам същото по 3.

00:02:48.490 --> 00:02:54.000
Така цялата промяна в ентропията
на тази реакция представлява

00:02:54.000 --> 00:02:58.000
сумата от стандартните
ентропии на продуктите

00:02:58.000 --> 00:03:00.440
минус стандартните ентропии 
на реагентите.

00:03:00.440 --> 00:03:02.840
Същото, което направихме 
с енталпията.

00:03:02.840 --> 00:03:12.430
И така, това ще е равно на 
213,6 плюс... имам 2 мола вода.

00:03:12.430 --> 00:03:17.000
Така, имаме плюс два пъти...
нека си напишем 70 тук.

00:03:17.000 --> 00:03:20.000
69,9, почти 70.

00:03:20.000 --> 00:03:24.000
Плюс 2 пъти 70, и после 
искам да извадя

00:03:24.000 --> 00:03:29.190
ентропията на реагентите, или
тази страна от реакцията.

00:03:29.190 --> 00:03:42.510
Така ентропията на 1 мол CH4
е 186 плюс 2 пъти 205.

00:03:42.510 --> 00:03:45.680
И само така на око, 
това число е близко до това число,

00:03:45.680 --> 00:03:48.000
но това тук е много
по-голямо от това.

00:03:48.000 --> 00:03:50.000
Течната вода има много 
по-ниска...

00:03:50.000 --> 00:03:51.740
това е ентропията на течната вода.

00:03:51.740 --> 00:03:54.530
Тя има много по-ниска ентропия
от газообразния кислород.

00:03:54.530 --> 00:03:56.290
А това е логично.

00:03:56.290 --> 00:03:59.250
Понеже се е образувала течност,
има много по малко на брой състояния.

00:03:59.250 --> 00:04:04.640
Цялата течност е долу на дъното, а газът 
приема формата на съда и се разширява.

00:04:04.640 --> 00:04:06.340
С други думи, един газ ще има 
много по-висока

00:04:06.340 --> 00:04:08.000
ентропия от една течност.

00:04:08.000 --> 00:04:11.460
Така само като го погледнем, можем
вече да видим, че продуктите ни

00:04:11.460 --> 00:04:13.900
ще имат по-ниска 
ентропия от реагентите.

00:04:13.900 --> 00:04:15.820
И това вероятно ще 
бъде едно отрицателно число.

00:04:15.820 --> 00:04:19.570
Но нека го потвърдим.

00:04:19.570 --> 00:04:30.630
И така, имам 200, 213,6 плюс...
плюс 140, нали така?

00:04:30.630 --> 00:04:31.580
2 пъти по 70.

00:04:31.580 --> 00:04:35.620
Плюс 140 е равно на 353,6.

00:04:35.620 --> 00:04:39.580
Което дава 353,6.

00:04:39.580 --> 00:04:47.000
И от тук ще извадя... 186 плюс

00:04:47.000 --> 00:04:54.350
2 пъти 205 е равно на 596.

00:04:54.350 --> 00:04:58.990
Така минус 596, и какво 
дава това?

00:04:58.990 --> 00:05:06.490
Имаме минус 596, и след това 
плюс 353,6.

00:05:06.490 --> 00:05:11.100
И се получава минус 242,4.

00:05:11.100 --> 00:05:18.000
Така това е равно на минус 242,4
джаула на Келвин, което е нашата

00:05:18.000 --> 00:05:21.000
делта s минус.

00:05:21.000 --> 00:05:23.950
И губим тази ентропия.

00:05:23.950 --> 00:05:26.270
Тези единици може да нямат 
смисъл сега за теб,

00:05:26.270 --> 00:05:28.710
това са един вид условни единици.

00:05:28.710 --> 00:05:31.000
Но можем да кажем, хей, това 
става по-подредено.

00:05:31.000 --> 00:05:33.750
И има някакъв смисъл, защото
един тон газ е налице.

00:05:33.750 --> 00:05:38.010
Имаме 3 отделни молекули, 
1 тук и 2 молекули кислород.

00:05:38.010 --> 00:05:40.000
И пак отиваме при 3 молекули, но

00:05:40.000 --> 00:05:42.000
водата сега е течност.

00:05:42.000 --> 00:05:45.000
И има смисъл, според мен,
в изгубването на ентропия.

00:05:45.000 --> 00:05:48.580
Има по-малко състояния, 
в които течността може да бъде.

00:05:48.580 --> 00:05:51.640
Но нека разберем дали 
тази реакция е спонтанна.

00:05:51.640 --> 00:05:57.370
Нашето делта g е равно 
на делта h.

00:05:57.370 --> 00:06:01.000
Освобождаваме енергия,
т.е. имаме минус 890.

00:06:01.000 --> 00:06:02.460
Ще се освободя 
от десетичните запетаи.

00:06:02.460 --> 00:06:04.000
Не е нужно да сме 
толкова точни.

00:06:04.000 --> 00:06:06.000
Минус температурата.

00:06:06.000 --> 00:06:09.000
Приемаме, че сме на
стайна температура, или 298

00:06:09.000 --> 00:06:10.000
градуса по Келвин.

00:06:10.000 --> 00:06:13.180
Което е 28... трябва само
да кажа 298 Келвина.

00:06:13.180 --> 00:06:15.850
Трябва да се науча да не казвам
"градуса", когато говорим за Келвин.

00:06:15.850 --> 00:06:22.760
Което е 25 градуса по Целзий, 
умножени по промяната в ентропията.

00:06:22.760 --> 00:06:25.000
Така, това 
ще бъде един минус.

00:06:25.000 --> 00:06:28.480
Сега можем да кажем, добре, минус 
242, може да искаме да сложим това там.

00:06:28.480 --> 00:06:30.800
Но трябва да сме много,
много, много внимателни.

00:06:30.800 --> 00:06:33.000
Това тук е в килоджаули.

00:06:33.000 --> 00:06:35.000
А това тук е в джаули.

00:06:35.000 --> 00:06:37.580
И ако искаме да напишем 
всичко в килоджаули,

00:06:37.580 --> 00:06:40.370
след като вече сме записали
това, нека го запишем в килоджаули.

00:06:40.370 --> 00:06:46.000
Така, имаме 0,242 килоджаула

00:06:46.000 --> 00:06:52.000
на Келвин.

00:06:52.000 --> 00:06:55.680
Така нашата свободна енергия на Гибс
тук ще бъде

00:06:55.680 --> 00:07:02.570
минус 890 килоджаула минус 290...
като минус и още един минус дава плюс.

00:07:02.570 --> 00:07:05.730
А това има смисъл –
ентропията ще направи

00:07:05.730 --> 00:07:08.410
свободната енергия на Гибс 
по-положителна.

00:07:08.410 --> 00:07:11.760
Което, както знаем, след като искаме 
да получим това тук под 0,

00:07:11.760 --> 00:07:14.150
то ще се пребори със спонтанността.

00:07:14.150 --> 00:07:18.000
Но нека видим дали действителната енталпия 
може да бъде надмината,

00:07:18.000 --> 00:07:20.640
нейната екзотермична природа.

00:07:20.640 --> 00:07:22.410
Изглежда, че е възможно, 
защото умножаваме

00:07:22.410 --> 00:07:25.030
една дроб с това и ще се получи
по-малко число от това.

00:07:25.030 --> 00:07:27.000
Но нека го намерим.

00:07:27.000 --> 00:07:31.000
И така, делено на 1, 2, 3.

00:07:31.000 --> 00:07:37.000
Това е нашата промяна в ентропията, 
умножена по 298,

00:07:37.000 --> 00:07:40.000
температурата е минус 72.

00:07:40.000 --> 00:07:43.870
И този член става... 
поставяме един минус тук...

00:07:43.870 --> 00:07:47.000
и става плюс 72,2.

00:07:47.000 --> 00:07:50.000
Това е ентропичният срок
при стандартна температура.

00:07:50.000 --> 00:07:51.480
Превръща се в това.

00:07:51.480 --> 00:07:53.080
А това е членът за енталпията.

00:07:53.080 --> 00:07:55.560
Можем вече да видим, че 
енталпията е много

00:07:55.560 --> 00:07:58.710
по-отрицателно число от
положителния член за температурата,

00:07:58.710 --> 00:08:00.480
умножен по промяната в ентропията.

00:08:00.480 --> 00:08:04.570
Така че този член
се явява победителят.

00:08:04.570 --> 00:08:08.000
И макар, че губим ентропия
в тази реакция, тя освобождава

00:08:08.000 --> 00:08:10.840
толкова много енергия, която 
ще е спонтанна.

00:08:10.840 --> 00:08:14.000
Което определно е по-малко 
от 0, така че ще е налице

00:08:14.000 --> 00:08:17.000
една спонтанна реакция.

00:08:17.000 --> 00:08:19.340
Както можем да видим, че тези 
задачи за свободна енергия на Гибс,

00:08:19.340 --> 00:08:20.600
не са толкова трудни.

00:08:20.600 --> 00:08:23.370
Трябва само да се намерят
тези величини.

00:08:23.370 --> 00:08:27.000
А за да се намерят тези величини,
ще е дадено

00:08:27.000 --> 00:08:29.680
или делта h, но пък знаем 
как да решим делта h.

00:08:29.680 --> 00:08:32.680
Просто поглеждаме топлините
на образуване за всички продукти,

00:08:32.680 --> 00:08:35.000
изваждаме реагентите, и разбира се

00:08:35.000 --> 00:08:38.000
изчакваме сега за коефициентите.

00:08:38.000 --> 00:08:40.870
И тогава, за да намерим промяната 
в ентропията, правим същото нещо.

00:08:40.870 --> 00:08:44.000
Трябва да погледнем към стандартните
моларни ентропии

00:08:44.000 --> 00:08:47.620
за продуктите по съответните 
коефициенти, изваждаме реактантите,

00:08:47.620 --> 00:08:50.000
и после просто заместваме тук,

00:08:50.000 --> 00:08:51.870
след което вече имаме 
свободната енергия на Гибс.

00:08:51.870 --> 00:08:54.350
А в този случай 
тя беше отрицателна.

00:08:54.350 --> 00:08:56.000
Сега можем да си представим 
една ситуация, в която

00:08:56.000 --> 00:08:57.650
имаме много по-висока температура.

00:08:57.650 --> 00:09:00.490
Като повърхността на слънцето 
или нещо, където

00:09:00.490 --> 00:09:08.010
вместо 298 тук може
да е 2000 или 4000.

00:09:08.010 --> 00:09:10.000
Тогава изведнъж нещата 
стават интересни.

00:09:10.000 --> 00:09:15.090
Ако можем да си представим, ако
тук имахме 40 000 Келвина температура,

00:09:15.090 --> 00:09:17.550
тогава внезапно
членът за ентропията,

00:09:17.550 --> 00:09:20.000
загубата на ентропия
ще има много по-голямо значение.

00:09:20.000 --> 00:09:22.390
Така този член, който е 
положителен,

00:09:22.390 --> 00:09:25.620
ще надвиши този, и може би 
няма да е спонтанна реакцията

00:09:25.620 --> 00:09:27.850
при много, много, много, много
висока температура.

00:09:27.850 --> 00:09:29.280
Друг начин да го разгледаме е:

00:09:29.280 --> 00:09:34.000
Реакция, при която се отделя топлина,
отделената топлина няма значение,

00:09:34.000 --> 00:09:37.000
отделената топлина няма такова голямо
значение, когато вече има

00:09:37.000 --> 00:09:40.090
голямо количество топлина 
или кинетична енергия в средата.

00:09:40.090 --> 00:09:42.830
Ако температурата беше достатъчно
висока, тази реакция нямаше

00:09:42.830 --> 00:09:46.000
да е спонтанна, защото вероятно 
членът за ентропията щеше да победител.

00:09:46.000 --> 00:09:49.000
Но както и да е, исках само да
направя тези изчисления,

00:09:49.000 --> 00:09:51.000
за да ти покажа, че тук 
няма нищо абстрактно.

00:09:51.000 --> 00:09:53.870
Можеш да потърсиш всичко 
в мрежата и да разбереш

00:09:53.870 --> 00:09:56.570
дали реакцията ще бъде спонтанна.