Concetti Chiave
- Il secondo principio della termodinamica afferma che nei processi spontanei l'entropia totale dell'universo aumenta.
- Un processo è spontaneo se la variazione totale di entropia (somma di sistema e ambiente) è positiva.
- L'entropia di una sostanza aumenta quando assorbe calore e dipende da calore e temperatura misurabili.
- Nei processi reversibili, l'entropia dell'ambiente è calcolata come il rapporto tra il calore perso dal sistema e la temperatura.
- Il congelamento dell'acqua sotto 0°C è spontaneo poiché l'entropia positiva dell'ambiente supera quella negativa del sistema.
Criteri per la spontaneità di una trasformazione: il secondo principio della termodinamica
Il secondo principio della termodinamica dice che in un processo spontaneo l’entropia, quindi il disordine dell’universo, aumenta (tutti i processi spontanei o naturali producono un aumento dell’entropia nell’universo). Si può quindi dire che:〖ΔS_totale=ΔS〗_universo=ΔS_ambiente+ΔS_sistema
In una trasformazione spontanea:
ΔS_universo=ΔS_ambiente+ΔS_sistema>0
Se ΔS>0 allora il processo è spontaneo, se invece ΔSequilibrio.
Secondo quanto detto nella seconda espressione se un processo produce variazioni positive di entropia sia nel sistema che nell’ambiente allora questo è sicuramente spontaneo. Se invece entrambe le variazioni sono negative il processo sarà sicuramente non spontaneo.
È bene inoltre ricordare che l’entropia di una sostanza aumenta quando questa assorbe calore.
Una variazione di entropia si basa su due quantità misurabili, che sono calore e temperatura. Per processi reversibili (solamente per i reversibili, in quelli irreversibili a q non è possibile sostituire ΔH) è possibile dire che:
ΔS_ambiente=(-ΔH_sistema)/T
Prendiamo ora in considerazione il congelamento dell’acqua. Esso produce una variazione di entropia negativa nel sistema, perché nel passaggio dallo stato liquido a quello solido c’è un maggior ordine delle molecole, quindi il disordine diminuisce. Nell’intorno invece, che assorbe calore, la variazione di entropia è positiva. Quindi finché la temperatura è inferiore a 0°C l’aumento di entropia dell’intorno è superiore alla diminuzione di entropia del sistema. Poiché la variazione totale di entropia è positiva il congelamento dell’acqua sotto 0°C è un processo spontaneo.