יש לנו את התגובה הזאת, בה מול אחד
של מתאן מגיב עם שני מולים של חמצן,
ונוצר מול של דו תחמוצת הפחמן
ושני מולים של מים.
ברצוננו לדעת האם זאת
תגובה ספונטנית.
בסירטון הקודם למדנו, שכדי לענות על
השאלה הזאת, עלינו לחשב את
השינוי באנרגיה החופשית של גיבס.
השינוי באנרגיה החופשית של גיבס, שווה
לשינוי באנטלפיה של התגובה, פחות הטמפרטורה
בה היא מתרחשת, כפול השינוי באנטרופיה.
אם זה קטן מאפס,
אז התגובה ספונטנית.
ארגנתי לנו מקדמה.
חישבתי מקודם את השינוי באנטלפיה של
התגובה הזאת, כאן.
למדנו איך עושים את זה.
עשינו זאת באחד הסירטונים הקודמים.
הסתכלתי על חום ההתהוות של
כל אחד מהתוצרים האלה.
עבור מים, הכפלתי ב- 2, כי יש
לנו 2 מולים.
לאחר שיש לי את חום ההתהוות של התוצרים,
החסרתי את חום ההתהוות
של המגיבים.
חום ההתהוות של O2 הוא 0, זה אינו
מופיע בחישוב, ומקבלים מינוס
890.3 קילוג'אול.
זה אומר לנו שהתגובה היא אקסוטרמית.
לצד הזה של הנוסחה, יש פחות אנרגיה
מאשר לצד הזה.
אנרגיה מסוימת השתחררה.
ניתן לרשום כאן: ועוד אנרגיה.
אכתוב זאת, ועוד אנרגיה מסוימת שמשתחררת.
זאת הסיבה שזאת תגובה אקסוטרמית.
השאלה היא, האם התגובה ספונטנית?
כדי לדעת זאת, עלינו
לחשב את השינוי ב- S.
כדי לעזור לנו לחשב את זה, הסתכלתי מקודם
על האנטרופיות המולריות התקניות
של כל אחת מהמולקולות.
לדוגמה... אכתוב זאת
בצבע אחר.
מסמנים פה "אפס" קטן, כי זה תקני.
האנטרופיה המולרית התקנית - תקנית,
פירוש הדבר שזה ב- 298 קלווין.
לא אומרים מעלות קלווין.
אומרים רק קלווין, בלי מעלות.
אין בזה צורך כשמדברים על קלווין.
זה ב- 298 קלווין, שזה 25 מעלות צלזיוס,
טמפרטורת החדר.
זאת הסיבה שקוראים לזה טמפרטורה תקנית.
האנטרופיה המולרית התקנית של מתאן,
בטמפרטורת החדר, שווה למספר הזה:
186 ג'אול לקלווין-מול.
אם יש לי מול 1 של מתאן, יש לי אנטרופיה
של 186ג'אול לקלווין.
אם יש לי 2 מולים, עלי להכפיל את זה ב- 2.
אם יש לי 3 מולים, עלי להכפיל את זה ב- 3.
השינוי הכולל באנטרופיה של התגובה הזאת,
שווה לסה"כ האנטרופיה התקנית של התוצרים,
פחות האנטרופיה התקנית הכוללת של המגיבים.
כפי שעשינו עם האנטלפיה.
זה שווה ל- 213.6 ועוד - יש לי 2 מולים
של מים כאן.
ועוד 2 כפול... נכתוב כאן 70.
69.9 זה כמעט 70.
ועוד 2 כפול 70, ואז עלינו להחסיר את האנטרופיה
התקנית של המגיבים, הצד הזה של התגובה.
האנטרופיה התקנית של 1 מול של CH4, הוא 186 ועוד 2 כפול 205.
במבט מהיר, ניתן לראות שהמספר הזה קרוב
למספר הזה, אבל המספר הזה הרבה יותר גדול מהמספר הזה.
למים נוזלים יש אנטרופיה...
זאת האנטרופיה של מים נוזלים.
יש לה אנטרופיה נמוכה יותר מאשר לגז חמצן.
זה נשמע הגיוני.
כי לנוזל יש הרבה פחות מצבים אפשריים.
הוא נופל כולו לתחתית הכלי, בניגוד לגז,
התופס את כל המרחב, ומתפשט.
טבעי שלגז יהיה יותר אנטרופיה
מאשר לנוזל.
במבט מהיר, ניתן לראות שהתוצרים שלנו
הם בעלי אנטרופיה נמוכה יותר, מאשר המגיבים.
סביר שזה יהיה מספר שלילי.
בואו נאשש זאת.
יש לי 213.6 ועוד 140, נכון?
2 כפול 70.
ועוד 140, שווה 353.6.
זה 353.6.
מזה נחסיר את 186 ועוד
2 כפול 205, שזה 596.
פחות 596, למה זה שווה?
נכתוב מינוס 596, ועוד 353.6
ומקבלים מינוס 242.4.
זה שווה למינוס 242.4 ג'אול לקלווין.
זה דלתה S. מינוס כאן.
מאבדים את כמות האנטרופיה הזאת.
יתכן שהיחידות האלה לא אומרות לכם כלום,
אלה בעצם יחידות שרירותיות.
בכל זאת, ניתן להגיד שהמצב נעשה מסודר יותר.
זה הגיוני, כי יש לנו כמות גדולה של גז.
יש לו כאן 2 מולקולות נפרדות, 1 כאן
ו- 2 מולקולות של חמצן.
וזה עובר שוב ל-3 מולקולות, אבל
המים הם במצב נוזלי.
זה הגיוני שמאבדים אנטרופיה.
לנוזל יש פחות מצבים
אפשריים.
בואו נראה אם התגובה הזאת ספונטנית.
דלתה G שווה לדלתה H.
אנרגיה משתחררת, זה מינוס 890.
התעלמתי מהספרות העשרוניות.
לא נחוץ לנו כזה דיוק.
פחות הטמפרטורה.
ההנחה היא שאנו בטמפרטורת החדר,
298 קלווין.
צריך להגיד 298 קלווין.
צריך להתרגל לא להוסיף מעלות,
כשמדברים על קלווין.
זה שווה ל- 25 מעלות צלזיוס, כפול השינוי באנטרופיה.
זה יהיה מינוס.
אולי תרצו לכתוב כאן מינוס 242,
ולעשות את החישוב.
צריך מאד להיזהר.
זה כאן בקילוג'אול,
וזה כאן בג'אול.
אם רוצים שהכל יהיה בקילוג'אול,
כי את זה כבר כתבנו, נכתוב גם
את זה בקילוג'אול.
זה 0.242 קילוג'אול לקלווין.
השינוי באנרגיה החופשית של גיבס היא:
מינוס 890 קילוג'אול מינוס 290 - מינוס ומינוס
נותן פלוס.
הגיוני שאיבר האנטרופיה הופך את
האנרגיה החופשית של גיבס, ליותר חיובית.
מכיוון שאנו בודקים אם הדבר הזה קטן
מ- 0, זה "מתנגד" לספונטניות.
נראה אם זה יכול להתגבר על איבר האנטלפיה,
המצביע על כך שהתגובה אקסוטרמית.
כנראה שלא, כי מכפילים מספר קטן מ- 1,
כפול זה, ונקבל מספר
קטן יותר מזה.
נחשב את זה.
242 חלקי 1000,
זה השינוי באנטרופיה, כפול 298 - הטמפרטורה
שלנו - זה מינוס 72.2.
מינוס ומינוס, זה הופך לפלוס,
פלוס 72.2.
זהו איבר השינוי באנטרופיה
בטמפרטורה תקנית,
וזהו איבר השינוי באנטלפיה.
ניתן כבר לראות שהשינוי באנטלפיה, השלילי,
גדול יותר מהמספר החיובי, שהוא
הטמפרטורה כפול השינוי באנטרופיה.
האיבר הזה "מנצח".
גם אם מאבדים אנטרופיה בתגובה הזאת, היא
משחררת כל כך הרבה אנרגיה, שהיא ספונטנית.
זה לחלוטין קטן מאפס, על כן
התגובה היא ספונטנית.
כפי שניתן לראות, השאלות בנושא האנרגיה
החופשית של גיבס, אינן קשות.
רק צריך למצוא את הערכים האלה.
כדי למצוא את הערכים האלה, או שדלתה H
נתון, או שאנו יודעים לחשב אותו.
מחפשים בטבלה את חום ההתהוות של התוצרים,
מחסירים את חום ההתהוות של המגיבים, הכל
משוקלל לפי המקדמים.
כדי למצוא את השינוי באנטרופיה, עושים
את אותו הדבר.
יש למצוא בטבלה את האנטרופיות המולריות התקניות של
התוצרים, משוקללות לפי המקדמים, להחסיר את
המגיבים, ולהציב כאן.
כך מקבלים את האנרגיה החופשית של גיבס.
במקרה הזה, זה היה שלילי.
אפשר לדמיין מצב, בו אנו נמצאים
בטמפרטורה הרבה יותר גבוהה.
למשל, פני השמש, אז במקום 298
יהיו לנו 2,000 או
4,000 קלווין.
אז, זה מתחיל להיות מעניין.
תארו לכם שיש טמפרטורה של 40,000 קלווין,
אז איבר האנטרופיה, איבוד האנטרופיה,
שולט הרבה יותר.
במקרה זה, האיבר החיובי הזה
"ינצח" את זה, והתגובה לא תהיה ספונטנית
בטמפרטורה כל כך גבוהה.
אפשר לחשוב על זה בדרך אחרת.
כשיש לנו תגובה שמשחררת אנרגיה,
האנרגיה הזאת לא כל כך משנה, כשיש כבר
הרבה חום, או אנרגיה קינטית, בסביבה.
אם הטמפרטורה תהיה מאד גבוהה, התגובה
הזאת לא תהיה ספונטנית, כי איבר השינוי
באנטרופיה "ינצח".
בכל מקרה, רציתי לערוך את החישוב הזה,
כדי להראות לכם שאין כאן שום דבר יותר מדי מופשט.
אפשר למצוא את הכל ברשת, ואז לבדוק
אם תגובה נתונה היא ספונטנית.