Πώς υπολογίζετε την εντροπία αερίου ανάμειξης;
1. Η ιδανική εξίσωση ανάμειξης αερίου:
Η αλλαγή εντροπίας της ανάμειξης ιδανικών αερίων δίνεται από:
ΔS_MIX =-R * σ (n_i * ln (x_i))
Οπου:
* ΔS_MIX είναι η αλλαγή εντροπίας της ανάμειξης.
* r είναι η ιδανική σταθερά αερίου (8.314 j/mol · k).
* n_i είναι ο αριθμός των γραμμομορίων του συστατικού αερίου «I».
* x_i είναι το κλάσμα του συστατικού αερίου «I» (N_i / Total moles).
2. Βήματα για τον υπολογισμό:
* Προσδιορίστε τα αέρια: Προσδιορίστε τα μεμονωμένα συστατικά του αερίου που εμπλέκονται στο μείγμα.
* Προσδιορίστε τα κλάσματα των γραμμομορίων: Υπολογίστε το κλάσμα μολύνδεσης κάθε συστατικού αερίου στο μίγμα.
* Υπολογίστε την αλλαγή εντροπίας: Αντικαταστήστε τις τιμές των N_I και X_I στην ιδανική εξίσωση ανάμειξης αερίου.
3. Παράδειγμα:
Ας υποθέσουμε ότι έχετε ένα μείγμα 2 γραμμομορίων αζώτου (N2) και 3 γραμμομορίων οξυγόνου (O2).
* n_n2 =2 moles, n_o2 =3 moles
* Συνολικά moles =2 + 3 =5 moles
* x_n2 =2/5 =0.4, x_o2 =3/5 =0.6
Τώρα, αντικαταστήστε αυτές τις τιμές στην εξίσωση:
ΔS_MIX =-8.314 J/mol · K * (2 * LN (0.4) + 3 * LN (0.6))
ΔS_MIX ≈ 11,53 J/K
Αυτό σημαίνει ότι η αλλαγή εντροπίας της ανάμειξης 2 γραμμομορίων του Ν2 με 3 γραμμομονείς O2 είναι περίπου 11,53 j/k.
Σημαντικές σημειώσεις:
* Αυτή η εξίσωση ισχύει μόνο για τα ιδανικά αέρια . Τα πραγματικά αέρια μπορούν να αποκλίνουν από την ιδανική συμπεριφορά, ειδικά σε υψηλές πιέσεις.
* Η εντροπία της ανάμειξης είναι πάντα θετική. Αυτό σημαίνει ότι η εντροπία του συστήματος αυξάνεται όταν τα ιδανικά αέρια αναμειγνύονται, αντανακλώντας έναν μεγαλύτερο βαθμό διαταραχής.
* Η αλλαγή εντροπίας είναι ανεξάρτητη από την αρχική θερμοκρασία.
Ακολουθώντας αυτά τα βήματα και χρησιμοποιώντας την παρεχόμενη εξίσωση, μπορείτε να υπολογίσετε την αλλαγή εντροπίας της ανάμειξης για διαφορετικά μίγματα αερίου.
