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標準熵

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根據熱力學第三定律，絕對零度（0K）時，任何純物質完美晶體的熵值為零，即Sm（完美晶體，0K）=0。既然能確定Sm（完美晶體，0K）=0，則就由可能求得該物質在其他狀態下的熵，也就是該物質的規定熵。在標準壓力及温度下，純物質的規定熵稱為該物質在T時的標準熵，符號為SΘ（T）。而温度T下，1mol純物質的標準熵稱為該物質在T時的標準摩爾熵，符號為SΘm（T），單位為J·mol-1·k-1或kJ·mol-1·k-1。
中文名
標準熵
外文名
standard entropy
表示符號
SΘ（T）

目錄

  1. 1 簡介
  2. 2 標準熵變
  3. 3 規律

標準熵簡介

熱力學第三定律強調了純物質及完美的晶體的限制。這是因為，如果物質不純，混在該物質中的雜質會使整個系統混亂度增加，從而使物質的熵值增加。而完美晶體則是指晶體中質點的排列只有一種方式。某些物質的晶體中可能會存在質點的幾種排列方式（無序排列），這樣的無序排列同樣會加大系統混亂度，從而使熵值增加，導致在0K時這種晶體的熵值不為零。 [1] 
例如CO在→0K就不是完美的晶體，因為CO分子的取向有兩種可能：COCOCO···和CO-COOC。其他分子如NO、N2O等也是如此。此外，如玻璃體、固熔體以及其他保持無序結構的晶體等也不是完美晶體，它們在0K時的標準熵也不為零。

標準熵標準熵變

熵為狀態函數，系統改變時的熵變ΔrS，只與始態和終態有關，而與變化的途徑無關。應用標準熵SΘ的數據可以計算化學反應的標準熵變，以ΔrSΘ表示。
對於某一化學反應：
aA+bB→gG+dD
在298.15K時，反應的標準熵變等於生成物標準熵的總和減去反應物標準熵的總和，即
ΔrSΘ=gSΘ（G）+dSΘ（D）-aSΘ（A）-bSΘ（B）。

標準熵規律

由物質的標準熵定義，可以得到下面的一些規律：
1、對於同一物質而言，，氣態時的熵大於液態時的，而液態時的熵又大於固態時的，即S(g)>S(l)>S(s)。
2、同一物質在相同聚集狀態時，其熵值隨温度的升高而增大，即S高温>S低温。
3、一般來説，在温度和聚集狀態相同時，分子或晶體結構較為複雜的物質大於分子或晶體結構簡單的物質，即S複雜分子>S簡單分子。
4、混合物或溶液的熵值往往要比相應的純物質的熵值大，即S混合物>S純物質。
利用這些規律，可以得出一條定性判斷過程熵變的有用規律，對於物理或化學變化而言，幾乎沒有例外，一個導致氣體分子數增加的過程，反應的熵值增加，即ΔS>0。如果氣體分子數減少，則ΔS<0。 [2] 
如以下反應ΔS均為正值：
CaCO3（s）→CaO（s）+CO2（g）
C（石墨）+1/2O2（g）→CO（g）
參考資料
  • 1.    王淑蘭．物理化學 ：冶金工業出版社，2013
  • 2.    劉立明．工程化學基礎教程：化學工業出版社，2015