6-Mavzu. Termokimyo reja: Moddani ichki energiyasi, entalpiya. Entropiya. Gibbs energiyasi

Entropiya. Issiqlik mashinalarida issiqlikning ancha qismi bekorga sarflanadi. Boshqa 
turdagi energiyalardan foydalanilganda ham energiyaning ma’lum qismi issiqlikka aylanib, bir 
qismi bekorga isrof bo’ladi. Masalan, elektr lampochkasida elektr energiyasining faqat ozgina 
qismi yorug’likka, qolgan qismi esa issiqlikka aylanadi. Issiqlikka aylangan energiya atrof 
muhitga tarqalib ketadi va undan foydalanib bo’lmaydi; demak, energiya miqdori o’zgarmasa 
ham, uning sifati o’zgaradi, ya’ni energiya o’z qiymatini yo’qotadi. Qiymatini yo’qotgan bunday 
energiya miqdorini ifodalash uchun termodinamikaga entropiya tushunchasi kiritilgan. 
Izotermik (o’zgarmas haroratda) jarayonda yutilgan issiqliklar yig’indisining mutlaq 
haroratga nisbati sistema entropiyasining o’zgarishi deb ataladi va quyidagi qiymatga ega 
bo’ladi: 
∆S - Q/T 

---

Muvozanat holatidagi har qanday sistema "entropiya" nomli o’ziga xos holat 
funksiyasiga ega bo’lib, entropiyaning qaytar jarayonlarda o’zgarishi ∆S = S2- S, = Q/T 
tenglama asosida hisoblanadi (bu yerda, Q — mazkur harorat T da yutiladigan yoki ajralib 
chiqadigan issiqlik miqdori). 
Agar jarayon o’zgaruvchan haroratda sodir bo’lsa, entropiya o’zgarishini hisoblash 
uchun barcha haroratlardagi Q/T laming yig’indisini olish kerak. Entropiyaning haqiqiy 
ma’nosini quyidagicha tushunish mumkin. Entropiya moddada yuz berishi mumkin bo’lgan va 
uzluksiz o’zgarib turadigan holatlarni aks ettiruvchi funksiyadir. Moddaning ayni sharoitdagi 
holati juda ko’p turli-tuman mikroholatlar tufayli yuzaga chiqadi, chunki modda zarrachalari 
doimo uzluksiz to’lqinsimon harakatda bo’lib, bir mikroholatdan b°shqa mikroholatga o’tib 
turadi. 
Bolsman nazariyasiga muvofiq holatlar soni bilan entropiya orasida quyidagi 
bog’lanish mavjud: 
S = R/N-lnW 
N — Avogadro soni, R — universal gaz doimiysi, W -mikroholatlar soni. 
Uzluksiz o’zgarib turadigan mikroholatlar soni qancha ko’p boisa, modda holatining tartibsizlik 
darajasi ham shunchalik katta bo’ladi. Modda tartibli holatdan tartibsiz holatga o’tganda uning 
entropiyasi ortadi. Entropiya o’zgarishi quyidagi formula bilan ifodalanadi: 
ikkinchi holatdagi tartibsizlik 
∆S = Rln -----------------------------------
birinchi holatdagi tartibsizlik 
V.l. Turli jarayonlarda entropiyaning o’zgarishi. Modda yuqori haroratli holatda bo’lsa, uning 
entropiyasi yuqori bo’ladi. Masalan, 1mol suvning entropiyasi 1mol muzning entropiyasidan 
21,0 kJ ortiq bo’ladi. 
Qizdirilganda moddalarning entropiyasi ortadi, hajm o’zgarganda gazlarda ham shunday bo’ladi. 
Bosim ham gazlarning entropiyasiga keskin ta’sir etadi. Bosimning ortishi gaz entropiyasini 
oshiradi. Modda holatining o’zgarishi entropiyaning o’zgarishiga katta ta’sir etadi. V. 1-rasmda 
keltirilgan grafikda harorat oshganda entropiyaning modda holati o’zgargandagiga nisbatan 
deyarli o’zgarmasligi ko’rsatilgan.

---

V.1.- rasm. Entropiyaningharoratga bog’liqligi 
Grafikda modda holatining o’zgarishi entropiyaning keskin o’zgarishiga sabab bo’lishini 
ko’ramiz.Demak, 
entropiyaning 
o’zgarishi 
moddaning 
tartibsizlik 
darajasiga 
to’g’riproporsionaldir.Entropiya qiymati J/molgrad bilan o’lchanadi. Suyuqlik bug’ holatiga 
o’tganida,kristall modda suvda eriganda, ya’ni modda bir agregat holatdan ikkinchi agregat 
holatgao’tganida sistemaentropiyasi ortadi. Agar bug’ kondensatsiyalanib suyuq yoki kristall 
holatga o’tsa, modda entropiyasi kamayadi. Shuningdek, kimyoviy jarayon vaqtida ham 
entropiya ortishi yoki kamayishi mumkin. Masalan: 
C(q) + CO2(g)>2CO2(q) 
reaksiyasida sistema entropiyasi ortadi. 
3H2(g)+N2(g) ->2NH3(g) 
Misol: 1 mol suv 100°C da bug’latildi. Suvning solishtirma qaynash issiqligi 225,8 kJ bo’lsa, 1 
mol suv 100°C da bug’langanda uning entropiyasi qanchaga ortadi? 
Yechish. Suvning qaynash haroratsida bug’lanishi izotermik jarayon bo’lgani uchun suv 
entropiyasining ortishi S = Q/T formula bilan hisoblab topiladi: 
Q = 539,818 = 9716,4 kal; 
T= 273,2 + 100 = 373,2°; 
9716,4 kal kal
∆S = --------- = 26,04 ----------- yoki 108,85 ------------- 
373,2 
gradmol grad-mol 
Demak, entropiya 108,85 J/grad. mol ga ortar ekan. 
V.2. Erkin va bog’langan energiya. Termodinamika qonuniga muvofiq jismdagi energiyaning bir 
qismi ishga aylanmaydi, jarayon mobaynida jism ichki energiyasining faqat ma’lum qismigina 
ishga aylanishi mumkin. Jism energiyasining ishga aylanishi mumkin bo’lgan qismi uning erkin 
energiyasi, ishga aylana olmaydigan qismi esa bog’langan energiya deb ataladi. Shunday qilib: 
U = F + Q 
bu yerda: U — jismning ichki energiyasi, F — erkin energiya, Q __ bog’langan energiya. 
Jismdagi bu energiyalarning mutlaq qiymatini hisoblab po lmaydi, lekin jarayon 
vaqtida bajarilgan ish va chiqarilgan issiqlik asosida jismdagi energiyaning o’zgarishini 
aniqlashmumkin. Erkin energiya jismda potensial energiya holida bo’ladi.Jism ish bajarganda 
uning erkin energiyasi kamayadi. Masalan,dastlab jisraning erkin energiyasi F, ma’lum ishni 
bajargandan keyin, uning erkin energiyasi F2 bo’lsin; u holda o’zgarmas jismda bo’ladigan 
qaytar izotermik jarayon natijasida hosil bo’lgan maksimai ish F, va F2 orasidagi ayirmaga teng 
bo’ladi: 
A=F2– F1 = -∆F. 

---

O’zgarmas bosimda sodir bo’ladigan qaytar izotermik jarayon vaqtida bajariladigan maksimal 
ishning qiymati dastlabki va oxirgi izobarik potensiallar G
1
va G2 orasidagi ayirmaga teng 
bo’ladi: 
G2- G1 = - ∆G 
Bog’langan energiya Q = T∆S formula bilan ifodalanadi; ∆S —jarayon vaqtida entropiyaning 
o’zgarishi. 
V.З. Termodinamikaning birincbi va ikkinchi qonunlari birlashgan tenglamasi. Erkin va 
bog’langan energiya degan tushunchalar aniqlab olindi. Endi termodinamikaning birinchi hamda 
ikkinchi qonunlarining birlashgan tenglamasini yozish mumkin. Agar qaytar jarayonda 
issiqlikning ishga aylana olmaydigan eng kichik miqdorini ∆Q bilan ifodalasak, bu issiqlik 
bog’langan energiyaga teng bo’ladi: 
∆Q = T∆S 
Demak, qaytar jarayonlar uchun: 
∆S = ∆Q / T 
formula hosil bo’ladi. 
Agar bog’langan energiya ifodasini termodinamikaning birinchi qonuni formulasiga, ya’ni: 
∆Q =∆U + ∆A 
da qo’ysak, 
T∆S =∆U + ∆A voki T∆S = ∆U — ∆F, yoki ∆F =∆U — T∆S o’zgarmas bosimdagi jarayon 
uchun esa ∆G = ∆N - T∆S
tenglama kelib chiqadi. Bu tenglama termodinamikaning birinchi va ikkinchi qonunlari qaytar 
jarayonlar uchun xos bo’lgan umumiy tenglamasidir. 
Entropiya va entalpiya faktorlari ∆G = ∆H - T∆S tenglamada; ∆H — entalpiya faktori 
va T∆S uning entropiya faktori deb yuritiladi. Ular bir-biriga qarama-qarshi intilishlarni 
ifodalaydi. ∆H sistemada tartibsizlik darajasini kamaytiradi yoki tartibsizlik darajasini 
kamaytirishga intiladi. T∆S esa tartibsizlik darajasini ko’paytirishga intiladi. ∆G = 0 boiganida 
entalpiya faktori uning entropiya faktoriga teng bo’ladi: 
∆H0= T∆S 
Bu sharoitda sistema muvozanatda bo’ladi. O’z-o’zicha sodir boiadigan reaksiyalar 
uchun ∆G<0 dir. Bu sharoitda sistema muvozanat holatga keladi. Bu yerda uchta muhim holat 
boiishi mumkin. 
∆H0 ham, AS ham reaksiyaning borishiga yordam beradi. Buning uchun ∆H<0 va ∆S>0 boiishi 
kerak. Bunda asosiy vazifani entalpiya faktori bajaradi. Reaksiyaning borishiga faqat ∆H0 
yordam beradi. Bu holda ∆H0 manfiy qiymatga ega bo’ladi: ∆H<0, T∆S<0 entropiya qarshilik 
qiladi. 

---

∆H°>0 bolib, entropiya faktori T∆S ∆H0 dan katta boiganida ham reaksiya o’z-o’zicha borishi 
mumkin. Demak, ekzotermik reaksiyada entalpiya ∆H0 ning ortishi entropiya faktori T∆S° ning 
ortishini "bosib ketadi". Endotermik reaksiyalarda (yuqori haroratlarda) entalpiya faktori bosa 
olmaydi". Masalan: 
1/2 N2+ 1/2 02= NO 
reaksiya uchun∆H°= 91,37 kJ. T∆S = 298-[210,6—(1/2-199,9 -1/2-205,4)] - 3kJ. 
Mashqlar 
1. Kinetik energiya bilan potensial energiya farqlarini tushuntirib bering. Misollar keltiring. 
2. Oyning massasi 7,3-1022 kg ga teng. Oy Yer atrofida 1,0-103 sm/s chiziqli tezlik bilan 
harakatlanadi. Oyning Yerga nisbatan kinetik energiyasini toping. 
3. 3, O’zi-o’zicha ro’y beradigan reaksiyalarda erkin energiya qanday o’zgaradi. O’zi 
bormaydigan reaksiyalarni majburan o’tkazib bo’ladimi? Mumkin bo’lsa qay tarzdaligini 
tushuntiring. 
4. Aytaylik, bir katta idishga 500 ta oq rangli va 500 ta ko’k rangli sharchalar baravariga 
joylashtirildi. Sharchalar "aralashmasi" entropiyasi bilan oq hamda ko’k sharchalar 
aralashtirilguncha bo’lgan entropiyalar yig’indisi qay holda ortiq bolishini tushuntiring.