Entropy est une mesure de la multiplicité d'un système - le nombre de façons dont vous pouvez organiser ses composants pour obtenir le même état observé. Entropy est pas comme la température - vous ne pouvez pas mesurer directement et vous ne pouvez pas concevoir un «thermomètre d'entropie», par exemple. Vous pouvez, toutefois, calculer l'entropie à partir des données mesurées. La façon la plus pratique de le faire utilise la capacité à pression constante chaleur (Cp) et la température. Vous aurez besoin de connaître le calcul de base pour le faire, mais le calcul en cause est assez simple.
Instructions
1 Rappelons qu'un processus réversible est un processus idéal qui peut être renversée par des changements infinitésimaux. Rappelez-vous aussi que le changement d'entropie pour un processus réversible peut être défini en utilisant l'équation suivante: dS = dQrev / T, où dS est le changement infinitésimal de l'entropie associée à une quantité infinitésimale de dQ de chaleur fournie au système par le biais d'un processus réversible.
2 Rappelons que la chaleur fournie au système est égal à son temps de la capacité calorifique du changement de température. La formule mathématique est ici Q = Cp (changement de T), où Cp est la chaleur spécifique à pression constante, Q est la chaleur fournie et le changement de T est le changement de température.
3 Notez que d'une quantité infinitésimale de chaleur fournie correspondra à un changement infime de la température; par conséquent, vous pouvez réécrire l'équation de la dernière étape que dQ = Cp dT.
4 Remplacez l'équation de dQ de l'étape 3 dans l'équation pour dS de l'étape 1. Cela vous donnera l'équation suivante:
dS = Cp dT / T
5 Intégrer les deux côtés de l'équation comme suit:
∫ dS = ∫ (Cp dT / T)
Depuis l'entropie est une fonction d'état, l'intégrale de dS devient "S - la variation nette de l'entropie - donc vous avez les éléments suivants:
"S = ∫ (Cp dT / T)
6 Remarquez plusieurs choses au sujet de cette équation. Vous ne pouvez jamais réellement refroidir une substance tout le chemin à zéro absolu; néanmoins, la troisième loi de la thermodynamique soutient que l'entropie d'un cristal parfait approche 0 que la température approche 0 Kelvins. Il est également vrai que la capacité calorifique à pression constante se rapproche également 0 lorsque la température passe à zéro absolu. Par conséquent, les chimistes peuvent calculer la «entropie standard» d'une substance à une température de référence (généralement 25 degrés C) en traçant sa capacité calorifique à pression constante en fonction de la température de 0 Kelvins à 298 Kelvins, trouver Cp en fonction de T et l'évaluation de cette intégrale sur 0 à 298 K. Ces "entropies molaires standards" sont largement disponibles à partir de tables de données thermodynamiques, mais vous ne généralement pas besoin de les retrouver. Calculer l'entropie à une température donnée en fonction de l'entropie molaire standard, et vous pouvez faire ce calcul en utilisant cette équation.
7 Supposons que Cp détient constant pour votre système. Tant qu'aucun changement de phase sont impliqués et sur des plages de températures relativement étroites, la capacité thermique est plus ou moins constante pour la plupart des substances, c'est donc une assez bonne approximation.
8 Évaluer l'intégrale de l'étape 5 comme suit:
"S = ∫ (Cp dT / T), évaluée sur T1 à T2
Notez que Cp est constant (compte tenu de l'hypothèse que vous avez fait à l'étape 7), de sorte que vous pouvez le déplacer en dehors de l'intégrale.
"S = Cp ∫ (dT / T)
L'intégrale de 1 / x = ln x, où ln est le logarithme naturel.
"S = Cp (ln T2 - T1 ln)
Rappel de haute mathématiques de l'école que lorsque deux journaux ont la même base - comme dans ce cas - vous pouvez les combiner, ce qui vous donne ce qui suit:
"S = Cp ln (T2 / T1)
9 Branchez la capacité thermique de la substance / système que vous envisagez et les deux températures en question. L'un de ces températures devrait être 298 Kelvins, tandis que l'autre devrait être la nouvelle température.
Par exemple, supposons que vous travaillez avec 1 gramme d'eau liquide, qui aura une capacité thermique de 4.184 joules / Kelvin, et vous avez chauffé l'eau à partir de 298 K à 330 K. Votre équation serait la suivante:
"S = 4.184 ln (330/298)
"S = 4.184 ln 1.107
"S = 4,184 (0,102)
"S = 0,427 J / K