При виконанні завдань цього розділу див. табл. 4.
Приклад 1.Як зміниться ентропія при перетвореннях:
а) води в пару;
б) . Чому?
Розв’язання.
а) Перехід супроводжується збільшенням невпорядкованості системи і тому зростанням ентропії .
Оскільки
б) Перехід також супроводжується збільшенням невпорядкованості системи, тому що утворюється газоподібна речовина . Ентропія системи збільшується, тобто .
Приклад 2.Відновлення воднем відбувається за рівнянням
.
Чи можлива ця реакція за стандартних умов?
Розв’язання. Для відповіді на запитання слід обчислити прямої реакції. Знаючи, що є функцією стану, і що простих речовин дорівнюють нулю, знаходимо процесу, використовуючи перший наслідок із закону Гесса
Відповідь.Реакція неможлива, оскільки > 0.
Приклад 3.Користуючись значеннями стандартних теплот утворення та абсолютних стандартних ентропій, обчислити зміну енергії Гіббса в реакції відновлення оксиду заліза (III) воднем і визначти можливість самочинного перебігу цієї реакції за стандартних умов.
.
Розв’язання.Згідно з законами термодинаміки самочинно можуть перебігати тільки ті реакції, які супроводжуються зменшенням енергії Гіббса, тобто для яких <0.
Враховуючи, що , знаходимо і реакції
Знаходимо
Відповідь.Оскільки то самочинний перебіг даної реакції за стандартних умов неможливий.
Приклад 4.Виходячи з припущення, що і не залежать від температури, визначити за якої температури рівновага системи
зміститься вправо?
Розв’зання.Відповідно до законів термодинаміки критерієм можливості перебігу хімічних реакцій є зміна ізобарно-ізотермічного потенціалу (енергії Гіббса) . Самочинно можуть відбуватися тільки ті процеси, для яких він зменшується, тобто <0. Якщо >0, то процес самочинно відбуватися не може. При система знаходиться в рівновазі.
Знаходимо температуру, при якій встановиться рівновага даної реакції, із співвідношення
.
Оскільки умовою рівноваги є , то і =0.
Тоді і .
Починаючи з цієї температури, можливий самочинний перебіг реакції. Цю температуру називають температурою початку реакції. Використовуючи перший наслідок із закону Гесса, знаходимо та .
Отже, при в системі встановиться рівновага, тобто однаково ймовірні прямий та зворотний напрямки реакцій. При температурах, що перевищують 980К, рівновага зміститься вправо, тобто відбуватиметься пряма реакція, а при температурах нижче 980К рівновага зміститься вліво, відбуватиметься зворотна реакція.