2. Χημική θερμοδυναμική

ΟΙ ΣΤΟΧΟΙ

Στο τέλος αυτής της διδακτικής ενότητας θα πρέπει να μπορείς: -να αναφέρεις τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο και να τον εφαρμόζεις σε αντιδράσεις που γίνονται υπό σταθερό όγκο ή γίνονται υπό σταθερή πίεση -να γράφεις τη σχέση μεταξύ της μεταβολής της εσωτερικής ενέργειας (ΔU) και της μεταβολής της ενθαλπίας (ΔΗ) -να εξηγείς τι είναι εντροπία (S) και να αναφέρεις το δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο -να συνδέεις την εντροπία ενός συστήματος με τη φυσική κατάσταση αυτού -να προβλέπεις το πρόσημο της μεταβολής της εντροπίας (ΔS) σε ορισμένες φυσικές ή χημικές μεταβολές -να υπολογίζεις τη μεταβολή της εντροπίας μιας αντίδρασης (ΔS), αν γνωρίζεις την εντροπία καθενός αντιδρώντος και προϊόντος -να ορίζεις τι είναι ελεύθερη ενέργεια (G) -να συνδέεις τη μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας (ΔG), με τις μεταβολές ενθαλπίας (ΔΗ) και τις μεταβολές εντροπίας (ΔS) -να υπολογίζεις τη μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας (ΔG) μιας αντίδρασης, αν γνωρίζεις τις μεταβολές (ΔG) καθενός αντιδρώντος και προϊόντος -να προσδιορίζεις το πρόσημο του ΔG μιας αντίδρασης, αν γνωρίζεις το πρόσημο των ΔΗ και ΔS και τη θερμοκρασία που λαμβάνει χώρα η αντίδραση -να προβλέπεις με βάση το πρόσημο της μεταβολής ΔG, αν μια αντίδραση γίνεται αυθόρμητα ή όχι -να συνδέεις τη τιμή της ΔG με τη θερμοδυναμική σταθερότητα μιας ένωσης, με το χρήσιμο έργο που μπορεί να παράγει ένα χημικό σύστημα και τη σύσταση ενός αντιδρώντος μίγματος -να εξηγείς διάφορα φαινόμενα της καθημερινής ζωής με τη βοήθεια των νόμων της θερμοδυναμικής π.χ. στη βιολογία, στη βιομηχανία, στην οικοδομική, οικονομία κλπ.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 2.1. Πρώτος θερμοδυναμικός νόμος 2.2. Εντροπία, δεύτερος θερμοδυναμικός νόμος και χημικές αντιδράσεις 2.3 Ελεύθερη ενέργεια, χημικές αντιδράσεις και ισορροπία 2.4 Εφαρμογές των θερμοδυναμικών νόμων για την εξήγηση διαφόρων φαινομένων της καθημερινής ζωής Ερωτήσεις - Προβλήματα

«Στο τεράστιο εργοστάσιο της Φύσεως η Αρχή της Εντροπίας διαδραματίζει ρόλο διευθυντού, διότι υπαγορεύει τον τρόπο και τη μέθοδο ολόκληρης της επιχειρήσεως, ενώ η Αρχή της Ενέργειας απλώς χρησιμεύει στην τήρηση των λογιστικών βιβλίων και δίνει ισολογισμό των χρεώσεων και πιστώσεων» R. Emden

Σε γενικές γραμμές, μια μεταβολή γίνεται αυθόρμητα, όταν το σύστημα οδηγείται σε χαμηλότερη ενεργειακή στάθμη (ΔΗ0) ή καλύτερα όταν ΔΗ-TΔS Η κατάρρευση πολυώροφου κτιρίου με τη βοήθεια εκρηκτικών, στρατηγικά τοποθετημένων στο ισόγειο, μπορεί να ερμηνευθεί με βάση τις αρχές της θερμοδυναμικής. Από τη στιγμή της πυροδότησης του εκρηκτικού μηχανισμού όλα συνηγορούν υπέρ της πτώσης του κτιρίου. Τόσο το ΔΗ0 (αυξάνει το μέτρο της αταξίας του συστήματος, καθώς από ένα οργανωμένο κτιριακό συγκρότημα καταλήγουμε σ’ ένα σωρό πέτρες τούβλα και άλλα οικοδομικά υλικά).