1.4.7 Závislost entropie na p, V, T

Vypočtěte změnu entropie, která doprovází zahřátí jednoho molu H2S(g) z teploty 50 °C a počátečního tlaku 101,32 kPa na teplotu 100 °C za konstantního objemu a následující izotermní expanzi do stavu, kterému odpovídá tlak 101,32 kPa. U sulfanu (sirovodíku) předpokládejte, že se chová jako ideální plyn. Jeho izobarická molární tepelná kapacita je dána vzorcem Cpm/(J K1 mol1)  =  30 + 13,8 . 103 T/K.

Výsledek

ΔSm = 5,006 J K1 mol1

Postup

Sled obou dějů lze nahradit jedním izobarickým dějem a entropie je daná jedním integrálem za konst. tlaku.

Audio

tabule/p4-7.1.gif tabule/p4-7.2.gif tabule/p4-7.3.gif tabule/p4-7.4.gif tabule/p4-7.5.gif

Entropie je stavová veličina – její změna nezávisí na cestě, ale jen na počátečním a konečném stavu. Z obrázku je zřejmé, že umíme spočítat změnu entropie po dvou cestách
a) cestu z bodu 1 přes bod 2 do bodu 3
b) přímou cestu po izobaře z bodu 1 do bodu 3
Výpočet za a) si rozdělíme na izochorickou změnu entropie mezi body 1 a 2 a izotermní změnu entropie mezi body 2 a 3.
ΔS12 vypočteme z teplotní závislosti entropie za konstantního objemu. Molární tepelnou kapacitu ideálního plynu za konstantního objemu určíme pomocí Mayerova vztahu ze známé molární tepelné kapacity za konstantního tlaku.
ΔS23 vypočteme ze závislosti entropie na tlaku za konstantní teploty.
Výpočet za b) izobarického děje mezi body 1 a 3 – změnu entropie vypočteme z teplotní závislosti entropie za konstantního tlaku. Výsledná změna entropie musí být stejná, ať využijeme cestu za a) nebo za b).