자발성

자발적인 과정은 특정 조건하에서 자연적으로 발생하는 프로세스입니다. 반면, 외부 소스의 에너지의 지속적인 입력에 의해 “구동”되지 않는 한 비자발적 인 과정은 일어나지 않습니다. 프로세스는 주어진 조건 집합에서 한 방향으로 발생하는 자연적인 경향이 있습니다. 물은 자연적으로 내리막(자발적인 공정)으로 흐르지만, 오르막 흐름(비자발적 과정)은 펌프 사용과 같은 외부의 개입이 필요합니다. 지구 대기권에 노출된 철은 부식(자발적인 과정)이지만, 녹은 의도적인 화학적 처리 없이철(비자발적 공정)으로 변환되지 않습니다. 특정 조건 집합에서 한 방향으로 자발적인 프로세스는 역방향에서 비자발적입니다. 예를 들어 실온과 일반적인 대기압에서는 얼음이 자발적으로 녹지만 물이 자발적으로 얼지 않습니다.

자발성은 반응속도와 무관합니다.

프로세스의 자발성은 프로세스의 속도와 상관관계가 없습니다. 촉매는 프로세스속도를 높이거나 늦추는 데 사용될 수 있지만, 그 존재는 자발성에 영향을 미치지 않습니다: 비자발적 반응은 촉매를 사용하여 자발적으로 이루어질 수 없습니다. 자발적인 변화는 매우 빠를 수 있으므로 본질적으로 즉각적이거나 너무 느려서 실제 적인 기간 동안 관찰할 수 없습니다. 이 개념을 설명하기 위해 방사성 동위원소의 붕괴를 고려하십시오. 방사성 붕괴는, 정의에 의하면, 불안정한 동위원소의 핵이 보다 안정적인 핵으로 변환될 때 방사선을 방출하는 자발적인 과정이다. 모든 부패 과정은 자발적으로 발생하지만, 다른 동위 원소 붕괴가 되는 속도는 매우 다양합니다. Technetium-99m는 상대적으로 급속한 부패를 겪고 약 6 시간의 반감기를 전시하는 의학 화상 진찰 연구를 위한 대중적인 방사성 동위원소입니다. 우라늄-238은 우라늄의 가장 풍부한 동위원이며, 그 붕괴는 훨씬 더 느리게 발생, 40 억 년 이상의 반감기를 나타내는.

물질과 에너지의 분산

닫힌 밸브와 연결된 두 개의 플라스크로 구성된 격리된 시스템을 고려하십시오. 처음에는 한 플라스크에 이상적인 가스가 있고 다른 플라스크는 비어 있습니다. 밸브가 열리면 가스가 자발적으로 팽창하여 두 플라스크를 동일하게 채웁니다. 시스템이 고립되어 있기 때문에 주변 환경과 열이 교환되지 않았습니다. 따라서 이 프로세스의 자발성은 프로세스와 함께 에너지의 변화의 결과가 아닙니다. 대신, 구동력은 가스가 팽창할 수 있을 때 발생하는 물질의 더 크고 균일한 분산과 관련이 있는 것으로 보입니다.

이제 온도 T_X의 오브젝트 X와 TX_> T _Y온도의오브젝트 Y : 두 개의 물체를 다른 온도에서 고려하십시오. 이러한 오브젝트에 접촉하면 열이 더 뜨거운 오브젝트(X)에서 추운 물체(Y)로 자발적으로 흐릅니다. 이는 X에 의한 열 에너지 손실과 Y의 열 에너지 증가에 해당합니다. 이 두 개체 시스템의 관점에서 볼 때, 열 에너지의 순 이득이나 손실은 없었습니다. 오히려 사용 가능한 열 에너지가 두 물체 간에 재분배되었습니다. 이 자발적인 과정은 에너지의 더 균일 한 분산 결과.

두 공정에서 입증한 바와 같이 프로세스의 자발성을 결정하는 중요한 요소는 물질 및/또는 에너지의 분산 또는 분포를 변경하는 정도입니다. 각각의 경우에, 물질이나 에너지의 더 균일한 분포를 초래하는 자발적인 과정이 일어났습니다.

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 제 16.1 장: 자발성에서 채택됩니다.