The Laws of Thermodynamics, Entropy, and Gibbs Free Energy
Articles

The Laws of Thermodynamics, Entropy, and Gibbs Free Energy



استاذ ديف هنا ، دعونا نتعلم قوانين الديناميكا الحرارية 3
00:00:09,820 –> 00:00:14,940
قوانين الديناميكا الحرارية تساعدنا على فهم السبب
تدفقات الطاقة في اتجاهات معينة و بطرق معينة. الكثير من المفاهيم
التي وصفها الديناميكا الحرارية تبدو الحس السليم ولكن هناك طبقة من
الرياضيات تحت مستوى الحدسي ذلك يجعلها قوية جدا في الوصف
نظم والتنبؤات. نحن لن ندخل في الرياضيات ولكن يجب أن نكون قادرين
لوصف هذه القوانين من الناحية المفاهيمية. ال القانون الأول الموضح في أبسط
طريقة يسلط الضوء على الحفاظ على الطاقة لا يتم إنشاء الطاقة أو تدميرها
يغير فقط الأشكال ، من الطاقة الكامنة إلى الطاقة الحركية لتسخين الطاقة ، إلخ.
في حين أننا وجدنا أن هذا غير صحيح المستوى الكمي ، بالنسبة للكيميائيين
بخير. ومع ذلك يبدو أن هناك الاتجاه المفضل في الطاقة
يتدفق من شكل إلى آخر. مرتب لفهم سبب نظرتنا إلى القانون الثاني.
القانون الثاني يقدم مفهومًا جديدًا: غير قادر علي. الانتروبيا صعبة للغاية
نفهم ولكن يمكننا بسهولة وصف الانتروبيا مثل الفوضى ، و
القانون الثاني ينص على أن مجموع entropies من النظام و
يجب أن تزيد المناطق المحيطة دائمًا. في بعبارة أخرى الانتروبيا أو الاضطراب
الكون يتزايد باستمرار داخل النظام هناك أيضا الاتجاه
للذهاب نحو الإنتروبيا الأعلى. الكلاسيكية التناظر هو أن غرفة نومك سوف تنتهي
يصبح الوقت فوضًا لكنه لن يحدث فجأة تصبح نظيفة. طريقة أخرى للنظر في هذا
يعني أن الكون هو مقياس كيف فرقت طاقة النظام
هو من بين الطرق التي يمكن أن النظام تحتوي على الطاقة. بعد طريقة اخرى هي
analogize الدول entropic إلى الكمبيوتر الشفرة. دعونا نأخذ على سبيل المثال الأيونية
الصلبة مقارنة بنفس المادة السائل. من الواضح أن الحالة الصلبة أكثر
أمر والحالة السائلة أكثر من ذلك اضطراب ، أو أعلى في الكون. إلى
وصف الحالة الصلبة باستخدام الكمبيوتر رمز تحتاج إلى تضمين شروط التي تصف الهندسة من
شعرية ، المسافات بين الجزيئية ، و التكوين الدقيق لكل جزيء
و عدة أشياء أخرى. لكن لوصف الحالة السائلة التي ستحتاج إليها
ببساطة وصف حجم السائل و شكل السفينة لأن
الحركة وتكوين الجزيئات عشوائية. هذا أقل بكثير
المعلومات التي تحتاج الترميز الذي هو طريقة لترشيد سبب الزيادة
انتروبيا النظام مواتية thermodynamically. يمكننا أن ننظر
في جميع أنواع العمليات لتسليط الضوء تأثير entropic. سوف تتدفق الحرارة من
فنجان قهوة ساخن إلى الطاولة أو اليد لأن الطاقة الحرارية ستكون
أكثر اضطرابا إذا كان أكثر تفرقًا. هذه هو السبب في أن الحرارة تتدفق تلقائيا من الساخنة
إلى البرد وليس العكس. غير قادر علي. ينص القانون الثالث على أن أ
المادة الصلبة البلورية تماما في مطلق صفر لديه انتروبيا صفر كما هو
الحالة الأكثر مرتبة يمكن أن المادة تكون في. يتم قياس الكون في الجول في
كلفن. لاحظ أن الكون ليس قياس الطاقة نفسها ، ولكن كيف
يتم توزيع الطاقة داخل النظام. هذا هو المحتوى الحراري ، الكمية الديناميكية الحرارية
علمنا قبل ذلك أكثر من ذلك تصف بدقة الطاقة من
النظام. كما سنرى المحتوى الحراري والانتروبي يتصلان بشكل معقد
ليخبرنا بشيء عن جيبس الطاقة المجانية للنظام. G ، أو Gibbs مجانية
الطاقة يخبرنا ما إذا كانت العملية سوف تكون تلقائية أم لا بمعنى إذا كان سيحدث ببساطة على
خاصة يتم إعطاء تغيير في Gibbs الطاقة مجانا من قبل
هذه المعادلة التي تشمل التغيير في المحتوى الحراري وتغير الانتروبيا و
درجة الحرارة. إذا كانت دلتا G سلبية العملية عفوية ، إذا كانت إيجابية
nonspontaneous. حتى نتمكن من استخدام هذا معادلة لنرى كيف عفوية
عملية يمكن ان تكون اما انتاليا او مواتية انتريا أو كليهما ولكن ليس
لا هذا ولا ذاك. على سبيل المثال إذا كان دلتا H سلبي مما يعني طارد للحرارة ومواتية بقوة ، ودلتا S
هو إيجابي مما يعني زيادة في الانتروبيا التي هي أيضا مواتية ، أ
سلبي ناقص إيجابي سوف يكون دائما سلبية أو عفوية. إذا كان العكس
صحيح وكلاهما غير مواتيين لدينا ايجابية ناقص سلبي الذي سوف
دائما تكون ايجابية او غير عفوية. إذا واحد فقط من الاثنين هو مواتية لدينا
للقيام ببعض الرياضيات. إذا كانت دلتا H إيجابية أو ماص للحرارة ، أن حيوية
يمكن تجاوزها unautvorability من قبل المصطلح الآخر إذا كانت العملية مواتية على المستوى العالمي ، وبما أن T هنا سوف يزيد هذا العامل مع أكبر
تي العمليات مواتية entropically من المرجح أن تكون عفوية
في درجات حرارة أعلى. على العكس إذا كان هو مواتية بقوة ولكن غير ضارة على نحو غير فعال enropolis سيتم التقليل من عدم القدرة على الاحتمال
درجات حرارة منخفضة. هذا هو جدا معادلة مهمة لفهمها
يصف كل من العفوية العمليات في الكون هناك أولئك الذين يستخدمون بشكل غير صحيح
الانتروبيا والقانون الثاني من الديناميكا الحرارية لتشمل هذا الأمر لا يمكن أن يحدث بشكل عفوي ، لكننا فقط
أظهرت أن غير ضارة إلى entropically العمليات يمكن أن تكون عفوية في
انخفاض درجات الحرارة إذا كانت مواتية بقوة. مثال
هذا صابون. تحتاج الصابون ليغسل الأوساخ غير القطبية وسخام قبالة يديك
لأنها غير قابلة للامتزاج مع القطبية جزيئات الماء ، ولكن جزيئات الصابون لها
الرؤوس القطبية والغير قطبية التيول التي تسمح لهم تلقائيا
هياكل شكل دعا micelles. هؤلاء هي المجالات حيث جزيئات الصابون
توجيه أنفسهم مع الرؤوس القطبية تواجه من أجل تحقيق أقصى قدر من التفاعلات الأيونية ثنائي القطب مع جزيئات الماء التي تجلب النظام إلى طاقة أقل
وستواجه كل ذيول غير القطبية محاصرة الأوساخ عن طريق جعل شبكة من
تفاعلات فان دير فالس. الأوساخ المحاصرين في micelles يغسل بعيدا
لأن الميكيل ككل قابل للذوبان في الماء ، بسبب الرؤوس القطبية
التي تواجه بها. هذا هو كيف يعمل الصابون و هذا أيضا كيف أمرت للغاية
هياكل يمكن أن تشكل من تلقاء أنفسهم إذا enthalpically مواتية أو الطاقة
عمليات التخزين. في هذا الطريق أنظمة يمكن أن تتحدى الكون على الصغيرة
نطاق ولكن القانون الثاني صحيح في أن الكون هو الكون
دائمًا يتزايد. دعونا نتحقق من الفهم شكرا لمشاهدة اللاعبين ، اشترك في بلدي
قناة لمزيد من البرامج التعليمية وكالعادة لا تتردد في الكتابة لي

40 thoughts on “The Laws of Thermodynamics, Entropy, and Gibbs Free Energy

  1. If you would like a more comprehensive explanation of these laws, go to my classical physics playlist! Clips 28-31 cover the four laws, one law per video, and they are much more in depth than what is mentioned here!

  2. Theres a doubt. How does the no. of thermodynamic states increases as we go from solids towards gaseous state? Please send me an email of explanation,my email address is [email protected]

  3. We won't get into the math??? I'm not sure this is as educational as it should be. Math matters.

  4. I think that soap example is a bad example. Where did the soap come from? It was designed. The soap itself did not come out from nothing.

  5. Addition. Hard Science is Hard. I almost deleted this guy just looking at him. But this Guy knows his Science.

  6. There’re some theories that explain a certain organization within liquids, like the excess gibbs energy model of Rennon, the nonrando two liquid model, Which is one of those that lean on the theory of local concentrations, thus denying that idea of randon positions of its components.

  7. Why do the same people that believe in the laws of thermodynamics also think we are living on a spinning ball in space. The idea of our atmosphere (always pushing the sphere), can exist next to the vacuum of space without a solid barrier between the two, is a violation of the second law of thermodynamics. Our air would be sucked out into space in seconds and we would all die.

  8. Thank you! I had difficulty in understanding Gibbs free energy. This video helped me a lot to understand that Gibbs free energy can be a sign about whether the process is spontaneous or not!

  9. Up to 5 min, I felt that I have learnt more than watching previously 50min of college chemistry teaching videos. Very concise and informative! Thank you!

  10. Was it stated in the end that ethanol spontaneously oxidizes to acetaldehyde in air or by bubbling oxygen through it?

  11. Hi prof . . .enjoyed your lesson , have only one doubt . . why is enthalpy-H energetically favorable when its been a negative ?. . .& why not positive?

  12. Heat Will flow from a hot coffecup and become cold, but likewise would a glas of liquid ice-drink become hotter in a normal temperatured room. Therefore do heat not only go one way.

  13. आप कौन से primary school मैं अतिथि शिक्षक हो प्रोफेसर 🙄?

  14. Thank for for nice and clear explanation. Next time I will be washing my hands with soap knowing exactly what is going on.

  15. So you're saying that soap molecules form a micelle, which you're considering a highly ordered structure, so it is not entropically favored. Doesn't it clump together because of the hydrophobic effect, which implies that orientation is entropically favored? The clumping of the hydrophobic portion minimizes the interaction with the water, which requires less water molecules to surround the perimeter? I followed everything until that point.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Back To Top