17.7: Sıcaklığın Serbest Enerji Üzerindeki Etkileri

Bir işlemin spontanlığı, sistemin sıcaklığına bağlıdır. Örneğin, faz geçişleri, söz konusu maddenin sıcaklığına bağlı olarak kendiliğinden bir yönde veya diğerinde ilerleyecektir. Benzer şekilde, bazı kimyasal reaksiyonlar da sıcaklığa bağlı spontanlıklar gösterebilir. Bu kavramı açıklamak için, serbest enerji değişimini entalpi ve entropi değişimleriyle ilişkilendiren şu denklem dikkate alınır:

Bir sürecin spontanlığı, serbest enerji değişiminin aritmetik işaretinde yansıtıldığı gibi, daha sonra entalpi ve entropi değişikliklerinin işaretleri ve bazı durumlarda mutlak sıcaklık tarafından belirlenir. T mutlak (kelvin) sıcaklık olduğundan, yalnızca pozitif değerlere sahip olabilir. Bu nedenle, entalpi ve entropi değişikliklerinin işaretleri ile ilgili dört olasılık vardır:

1. ΔH ve ΔS her ikisi de pozitiftir. Bu durum, sistem entropisinde bir artış içeren endotermik bir süreci tanımlar. Bu durumda, TΔS teriminin büyüklüğü ΔH‘den büyükse ΔG negatif olacaktır. Eğer TΔS terimi ΔH‘den küçükse, serbest enerji değişimi pozitif olacaktır. Böyle bir süreç, yüksek sıcaklıklarda spontan, düşük sıcaklıklarda ise spontan değildir.
2. ΔH ve & # 916;S her ikisi de negatiftir. bu durum, sistem entropisinde bir azalma içeren ekzotermik bir süreci tanımlar. Bu durumda, TΔS teriminin büyüklüğü ΔH‘den küçükse ΔG, negatif olacaktır. Eğer TΔS teriminin büyüklüğü ΔH‘den büyükse, serbest enerji değişimi pozitif olacaktır. Böyle bir işlem düşük sıcaklıklarda spontan, yüksek sıcaklıklarda ise spontan değildir.
3. ΔH pozitif ve ΔS negatiftir. Bu durum, sistem entropisinde bir azalma içeren endotermik bir süreci tanımlar. Bu durumda, ΔG sıcaklıktan bağımsız olarak pozitif olacaktır. Böyle bir işlem, tüm sıcaklıklarda spontan değildir.
4. Δ H negatiftir ve ΔS pozitiftir. Bu durum, sistem entropisinde bir artış içeren ekzotermik bir süreci tanımlar. Bu durumda, ΔG sıcaklıktan bağımsız olarak negatif olacaktır. Böyle bir işlem, tüm sıcaklıklarda spontan gerçekleşir.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 16.4: Free Energy.