Gibbsning erkin energiyasi va spontanlik (oʻz-oʻzidan sodir boʻlish)
Termodinamikaning ikkinchi qonuni qanday qilib jarayon oʻz-oʻzidan sodir boʻlish yoki boʻlmasligini aniqlashga yordam beradi va Gibbs erkin energiyasining oʻzgarishidan foydalanib reaksiya oʻz-oʻzidan oʻngga yoki chapga siljiydimi, yoʻqmi (muvozanatdami!) aytib beradi.
Spontan (oʻz-oʻzidan sodir boʻladigan) jarayonlar
Kimyoda oʻz-oʻzidan boradigan jarayonlar tashqi muhitdan energiya olmasdan sodir boʻladi. Spontan jarayonlar tez yoki sekin borishi mumkin, chunki spontanlikning (oʻz-oʻzidan sodir boʻlish) kinetikasi yoki reaksiya tezligi yoʻq. Klassik misol sifatida quyidagi reaksiyani keltirishimiz mumkin: olmos shaklidagi uglerodning grafitga aylanish jarayoni
Bu reaksiya shunchalik uzoq davom etadiki, odamlarning odatiy vaqt hisobi bilan aniqlab boʻlmaydi, shuning uchun “olmos abadiydir” deyishadi. Agar biz yetarlicha uzoq kutishimiz mumkin boʻlganda edi, biz olmos shaklidagi uglerodning yanada barqaror, ammo kamroq yorqin, grafit shakliga aylanishini koʻrishimiz mumkin boʻlardi.
Yodda tutish kerak boʻlgan yana bir narsa, spontan jarayonlar ekzotermik yoki endotermik boʻlishi mumkin. Bu esa spontan jarayonlarning entalpiya oʻzgarishi \Delta \text HΔHdelta, start text, H, end text bilan bogʻliq emasligini taʼkidlashning yana bir usulidir.
Jarayon oʻz-oʻzidan sodir boʻlishini qanday bilamiz? Qisqa, ammo biroz murakkab javob: biz termodinamikaning ikkinchi qonunini qoʻllashimiz mumkin. Termodinamikaning ikkinchi qonuniga koʻra har qanday oʻz-oʻzidan sodir boʻladigan jarayon borliqdagi entropiyasini orttirishi kerak.
Ajoyib! Shunday qilib, biz butun borliqning entropiyasi oʻzgarishini oʻlchashimiz kerak, toʻgʻrimi? Baxtga qarshi, yuqorida koʻrsatilgan usulda ikkinchi qonunni amalda qoʻllashda biroz noqulayliklar boʻlishi mumkin. Dastlab kimyogarlar uzoq vaqt stakandagi kimyoviy reaksiya ketganda sistemaning oʻzgarishi bilan qiziqishgan. Haqiqatan ham biz butun olamni oʻrganishimiz kerakmi? (Bu kimyogarlar dangasa yoki boshqa degani emas, lekin biz buni qanday qilishimiz mumkin?)
Shunday qilib, agar G ning o'zgarishi salbiy bo'lsa, jarayon o'z-o'zidan paydo bo'ladi. Gibbs funktsiyasi minimal darajaga etganida, tizim barqaror muvozanat holatiga keladi. Xulosa qilib aytganda, bosim va harorat doimiy bo'lib turadigan jarayonda biz quyidagilarni tasdiqlashimiz mumkin:
- Agar jarayon o'z-o'zidan bo'lsa, u holda DG <0
- Tizim muvozanat holatida bo'lganda: DG = 0
- Spontan bo'lmagan jarayonda G ko'payadi: DG> 0.
|
