제17장 열역학

목차

1. 자발적 과정
2. 엔탈피, 엔트로피와 자발적인 과정 : 간추린 복습
3. 엔트로피와 확률
4. 엔트로피와 온도
5. 표준 몰 엔트로피와 표준 반응 엔트로피
6. 엔트로피와 열역학 제2법칙
7. 자유 에너지
8. 표준 자유 에너지 변화
9. 표준 생성 자유 에너지
10. 자유 에너지 변화와 반응 혼합물의 조성
11. 자유 에너지와 화학평형

본문내용

17.1 자발적 과정

① 자발적 과정이란 어떤 외부영향 없이 자력으로 진행되는 과정이다.

그림 17.1) 꼭지를 열면 구 A에 있는 이상 기체가 구 B를 향해 두 구의 기체의 압력이 같아질 때까지 자발적으로 확산한다. 그 역과정인 기체의 압축은 비자발적이다.

2H2(g) + O2(g) 2H2O(l)
백금 촉매하에서 수소와 산소의 결합은 자발적으로 일어나지만 역방향은 비자발적이다.

② 자발적 반응인가는 온도, 압력, 그리고 반응혼합물의 조성에 달려있다. 예를 들어 암모니아 합성법인 Haber법을 고려해보면
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3 의 반응 고려시 평형상수 K와 반응비 Q의 상대값으로부터 자발성을 예측할 수 있다. 즉 K〉Q이면(300K) 정반응은 자발적으로 일어나나, K〈 Q인(700K) 경우에는 역반응이 자발적으로 일어난다.

③ 자발적인 반응은 언제나 평형을 향하여 계를 움직이나, 비자발적인 반응은 혼합물의 조성을 평형상태의 조성에서 멀어지게 한다. 자발적이라는 단어는 반응이 빠르다는 의미와는 다르다. 즉 반응이 어디로 진행되는가를 예측할 뿐 도달 시간이 얼마나 걸리는가와는 무관하다.

17.2 엔탈피, 엔트로피와 자발적인 과정 : 간추린 복습

① 자발적 반응이란 에너지는 낮아지는 과정이고 무질서도는 증가하는 과정이다. 즉 에너지가 낮아지므로 발열반응이 자발적 과정일 것이다. 그러나 흡열과정이라고 하여도 무질서도가 증가하는 경우에는 자발적 과정이 된다. 즉 자발적 반응의 두 번째 열역학적 추진력은 무질서도가 최대인 조건으로 나아가는 자연의 경향성이다.

② 분자의 무질서도는 엔트로피(entropy)라고 부르며 S로 표시한다. 엔트로피는 상태함수이며, 이 변화는 오직 계의 최초와 최종 상태에 의존한다.
계의 무질서도가 증가할 때 ΔS는 양의 값을 가지고 무질서도가 감소할 때 ΔS는 (-) 값을 가진다.

참고자료

· 없음