Введение
Стандартное энтропийное содержание одного моля вещества в стандартном состоянии. В химии стандартная молярная энтропия – это энтропийное содержание одного моля чистого вещества при стандартном давлении и любой интересующей температуре. Обычно (но не обязательно) в качестве таковых выбирают стандартную температуру и давление. Стандартная молярная энтропия при давлении = обычно обозначается символом S° и измеряется в джоулях на моль-кельвин (J⋅mol−1⋅K−1). В отличие от стандартных энтальпий образования, значение S° является абсолютным. То есть, элемент в своем стандартном состоянии имеет определенное, ненулевое значение S при комнатной температуре. Энтропия чистой кристаллической структуры может быть равна 0 Дж⋅моль−1⋅К−1 только при 0 К, согласно третьему закону термодинамики. Однако это предполагает, что материал формирует «идеальный кристалл» без какой-либо остаточной энтропии. Это может быть обусловлено кристаллографическими дефектами, дислокациями и/или неполным снятием вращательной степени свободы в твердом теле, как впервые отметил Линус Полинг. Эти вклады в энтропию всегда присутствуют, поскольку кристаллы всегда растут с конечной скоростью и при ненулевой температуре. Однако остаточная энтропия часто оказывается пренебрежимо малой и может быть учтена при использовании статистической механики.
In chemistry, the standard molar entropy is the entropy content of one mole of pure substance at a standard state of pressure and any temperature of interest. These are often (but not necessarily) chosen to be the standard temperature and pressure. The standard molar entropy at pressure = is usually given the symbol S°, and has units of joules per mole per kelvin (J⋅mol−1⋅K−1). Unlike standard enthalpies of formation, the value of S° is absolute. That is, an element in its standard state has a definite, nonzero value of S at room temperature. The entropy of a pure crystalline structure can be 0J⋅mol−1⋅K−1 only at 0K, according to the third law of thermodynamics. However, this assumes that the material forms a 'perfect crystal' without any residual entropy. This can be due to crystallographic defects, dislocations, and/or incomplete rotational quenching within the solid, as originally pointed out by Linus Pauling. These contributions to the entropy are always present, because crystals always grow at a finite rate and at temperature. However, the residual entropy is often quite negligible and can be accounted for when it occurs using statistical mechanics.
Термодинамика
Если моль твердого вещества является идеально упорядоченным твердым телом при 0K, то при нагревании этого твердого тела окружающей средой до 298,15K без плавления, его абсолютная молярная энтропия будет равна сумме ряда из N последовательных и обратимых изменений энтропии. Предел этой суммы при N, стремящемся к бесконечности, становится интегралом:
В этом примере, и – молярная теплоемкость вещества при постоянном давлении в обратимом процессе k. Молярная теплоемкость не является постоянной в течение эксперимента, поскольку она изменяется в зависимости от (возрастающей) температуры вещества. Следовательно, для определения общей молярной энтропии требуется таблица значений для . Величина представляет собой отношение бесконечно малого количества переданной теплоты к температуре T. Общая молярная энтропия является суммой множества малых изменений молярной энтропии, каждое из которых можно рассматривать как обратимый процесс.
represents the ratio of a very small exchange of heat energy to the temperature T. The total molar entropy is the sum of many small changes in molar entropy, where each small change can be considered a reversible process.