Entropi molar piawai

Dalam kimia, entropi molar piawai ialah kandungan entropi satu mol bahan tulen pada keadaan tekanan piawai, dan sebarang suhu persekitaran pemerhatian. Ini selalunya (tetapi tidak semestinya) melibatkan suhu dan tekanan piawai.

Entropi molar piawai pada tekanan = $P^{0}$ biasanya diberi simbol S°, dan mempunyai unit joule per mol per kelvin (J⋅mol⁻¹⋅K⁻¹). Tidak seperti entalpi pembentukan piawai, nilai S° adalah mutlak. Dalam hal ini, unsur dalam keadaan piawainya mempunyai nilai S yang pasti dan bukan sifar pada suhu bilik. Entropi struktur kristal tulen boleh menjadi 0 J⋅mol⁻¹⋅K⁻¹ hanya pada 0 K, mengikut hukum ketiga termodinamik. Walau bagaimanapun, ini mengandaikan bahawa bahan itu membentuk "hablur sempurna" tanpa sebarang entropi sisa. Ini boleh disebabkan oleh kecacatan kristalografi, kehelan dan/atau pelindapkejutan putaran yang tidak lengkap dalam pepejal, seperti yang ditunjukkan pada asalnya oleh Linus Pauling. Sumbangan ini kepada entropi adalah sentiasa wujud kerana kristal sentiasa tumbuh pada kadar terhingga dan dalam suhu. Walau bagaimanapun, entropi sisa selalunya boleh diabaikan dan boleh diambil kira apabila ia berlaku dengan mekanik statistik.

Termodinamik

Jika mol bahan pepejal ialah pepejal tersusun sempurna pada 0 K, maka jika pepejal itu dipanaskan oleh persekitarannya kepada 298.15 K tanpa lebur, entropi molar mutlaknya akan menjadi jumlah siri N perubahan entropi berperingkat dan boleh balik. Had jumlah ini sebagai $N\rightarrow \infty$ menjadi suatu kamir:

$S^{\circ }=\sum _{k=1}^{N}\Delta S_{k}=\sum _{k=1}^{N}{\frac {dQ_{k}}{T}}\rightarrow \int _{0}^{T_{2}}{\frac {dS}{dT}}dT=\int _{0}^{T_{2}}{\frac {C_{p_{k}}}{T}}dT$

Dalam contoh ini, $T_{2}=298.15K$ dan $C_{p_{k}}$ ialah muatan haba molar pada tekanan malar bahan dalam proses boleh balik k. Muatan haba molar tidak tetap semasa eksperimen kerana ia berubah bergantung kepada (peningkatan) suhu bahan. Oleh itu, jadual nilai untuk ${\frac {C_{p_{k}}}{T}}$ diperlukan untuk mencari jumlah entropi molar. Kuantiti ${\frac {dQ_{k}}{T}}$ mewakili nisbah pertukaran tenaga haba yang sangat kecil kepada suhu T. Jumlah entropi molar ialah jumlah banyak perubahan kecil dalam entropi molar, di mana setiap perubahan kecil boleh dianggap sebagai proses boleh balik.

Kimia

Entropi molar piawai gas dalami suhu dan tekanan piawai termasuk sumbangan daripada:

• Muatan haba satu mol pepejal daripada 0 K hingga takat lebur (termasuk haba yang diserap dalam sebarang perubahan antara struktur hablur yang berbeza).
• Haba pendam pelakuran pepejal.
• Muatan haba cecair dari takat lebur ke takat didih.
• Haba pendam pengewapan cecair.
• Kapasiti haba gas dari takat didih ke suhu bilik.

Perubahan dalam entropi dikaitkan dengan peralihan fasa dan tindak balas kimia. Persamaan kimia menggunakan entropi molar piawai bahan tindak balas dan produk untuk mencari entropi piawai tindak balas:

${\Delta S^{\circ }}_{tb}=S_{hasil}^{\circ }-S_{bahan}^{\circ }$

Entropi standard tindak balas membantu menentukan sama ada tindak balas akan berlaku secara spontan. Menurut hukum kedua termodinamik, tindak balas spontan sentiasa menghasilkan peningkatan jumlah entropi sistem dan persekitarannya:

$(\Delta S_{jumlah}=\Delta S_{sistem}+\Delta S_{sekitar})>0$

Entropi molar tidak sama untuk semua gas. Di bawah keadaan yang sama, ia lebih besar bagi gas yang lebih berat.