17.4
Компоненты вещества обладают кинетической энергией, которая проявляется в виде различных типов молекулярного движения, включая поступательное, вращательное и колебательное движение. Благодаря большему движению молекул у вещества появляется больше способов распределить кинетическую энергию между своими компонентами;то есть оно имеет большее количество возможных микросостояний. Третий закон термодинамики гласит, что при нуле кельвинов, также известном как абсолютный ноль, энтропия чистого, идеально кристаллического вещества равна нулю.
При нуле кельвинов компоненты кристалла не имеют кинетической энергии и молекулярного движения, что означает, что они могут занимать только одно фиксированное положение. Таким образом, эти компоненты имеют единственное микросостояние, а W равно 1. Решая уравнение Больцмана, энтропия равна нулю.
Есть два основных следствия третьего закона термодинамики. Во-первых, при температурах выше абсолютного нуля энтропия всех веществ должна быть положительной. Во-вторых, все значения энтропии можно измерить относительно фиксированной точки отсчета энтропии при абсолютном нуле.
Используя этот образец, стандартная молярная энтропия S ноль представляет собой энтропию 1 моля вещества в условиях стандартного состояния. Значения стандартной молярной энтропии в джоулях на моль·кельвин можно найти в справочных таблицах. Будет ли вещество иметь высокую или низкую стандартную молярную энтропию, зависит от нескольких факторов, включая физическое состояние вещества, его молярную массу и конкретную форму вещества.
Когда вещество переходит из твердого состояния в жидкое, а затем в газообразное, его энтропия увеличивается, потому что существует больше возможных микросостояний из-за увеличения молекулярного движения. Аллотропы, которые представляют собой разные структурные формы элемента, имеют разные стандартные молярные энтропии, а менее жесткая форма имеет более высокую стандартную молярную энтропию. Например, алмаз и графит это аллотропы твердого углерода.
В алмазе атомы углерода закреплены в кристаллической структуре. И наоборот, в графите атомы углерода расположены слоями, которые могут скользить друг по другу. Таким образом, атомы углерода графита обладают большей подвижностью, а это означает, что графит имеет больше микросостояний и более высокую стандартную молярную энтропию.
Чистый, идеально кристаллический твердый, не обладающий кинетической энергией (то есть при температуре абсолютного нуля, 0 к) может быть описан одним…
Авторские права © 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.