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温度は反応の自発性にどのように影響しますか?

温度は、反応の自発性を決定する上で重要な役割を果たし、その影響は、ギブス自由エネルギー、エンタルピー、およびエントロピーの関係を考慮することで理解できます。

ギブス自由エネルギーと自発性:

* ギブス自由エネルギー(ΔG): この熱力学的量は、反応が自然発生するかどうかを決定します。

* Δg<0: 反応は、与えられた条件下で自発的(好まれている)。

* Δg> 0: 反応は非種子です(好まれていません)。

* Δg=0: 反応は平衡状態です。

温度、エンタルピー、エントロピーの関係:

ギブスの自由エネルギー方程式は、温度、エンタルピー、およびエントロピーを接続します。

Δg=Δh -tΔS

どこ:

* Δh: エンタルピーの変化(反応中に吸収または放出される熱)

* t: ケルビンの温度

* Δs: エントロピーの変化(障害またはランダム性の変化)

温度が自発性にどのように影響するか:

* 発熱反応(ΔH<0): 熱が放出されます。

* 温度の上昇: これにより、-tΔSという用語がより負になり、自発性を支持します。

* 温度の低下: これにより、-tΔSという用語が負のマイナスになり、反応が非分類されます。

* 吸熱反応(ΔH> 0): 熱は吸収されます。

* 温度の上昇: これにより、-TδSという用語がより負になり、反応が自発的である可能性が高くなります。

* 温度の低下: これにより、-TΔSという用語が負になり、反応が自発的である可能性が低くなります。

エントロピーの役割:

* エントロピーの増加(ΔS> 0): 製品は反応物よりも乱れています。

* 高温: -tΔS用語をより否定的にし、自発性を支持します。

* エントロピーの減少(ΔS<0): 製品は反応物よりも注文されています。

* 低温: -tΔS項が負のネガティブになり、潜在的に反応が非分類されます。

概要:

* 自発性は:によって好まれます

* 低温での発熱反応

* 高温での吸熱反応

* 高温でのエントロピー(障害)の増加との反応

* 自発性が妨げられます:

* 高温での発熱反応

* 低温での吸熱反応

* 高温でのエントロピーの減少(順序)との反応

例:

溶融氷は、エントロピーの増加を伴う吸熱プロセス(ΔH> 0)です(ΔS> 0)。 0°C(273 K)を超える温度では自発的です。これは、-TΔS項がより高い温度でより負になり、正のΔHを克服するためです。

結論として、反応のエンタルピーとエントロピーの変化に応じて、自発性に対する温度の影響は複雑です。反応が自然に進行するかどうかを予測するには、エンタルピーとエントロピーの両方の変化と温度の両方を考慮することが不可欠です。

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