7.2.26 Termodynamika elektrochemických článků
Teplotní závislost standardního elektromotorického napětí článku
se řídí vztahem
(E° ve V, teplota v K). Vypočítejte změnu entalpie, entropie a Gibbsovy energie pro reakci probíhající v článku při teplotě 298 K a teplo, které článek vyměňuje s okolím při vratném průběhu.
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
Výsledek
ΔG° = −150129 J mol−1 ΔS° = 11,694 J K−1mol−1
ΔH° = −146644 J mol−1 Q = 3484,8 J mol−1
Řešení
V článku probíhá reakce
Změnu standardní Gibbsovy energie pro tuto reakci vypočítáme ze vztahu (7.20)
kde z je počet elektronů, vyměňovaných při reakci. Po dosazení dostaneme pro změnu standardní Gibbsovy energie hodnotu
Změnu entropie vypočítáme z rovnice (7.21)
a po dosazení získáme hodnotu
Změnu entalpie vypočítáme z definiční rovnice pro Gibbsovu energii:
Teplo, které článek za této teploty vyměňuje s okolím při vratném průběhu, určíme z II. věty termodynamické:
Poznámka: V tomto případě není vyměněné teplo rovno změně entalpie, přestože pochod v článku probíhá za stálého tlaku. Rovnice
platí za předpokladu, že systém koná pouze objemovou práci. Galvanický článek, v němž probíhá reakce mezi kondenzovanými složkami, objemovou práci nekoná, koná však práci elektrickou.