Gibbs Serbest Enerjisi ve Spontanlık (İstemlilik) ile İlgili Yanlış Bir Kanıyı Düzeltelim

Titizlikle hazırladığım bu videoda size Gibbs serbest enerjisinin sıfırdan küçük olması durumunda reaksiyonun dışarıdan enerji verilmeden gerçekleşeceğini kanıtlayacağım. . . Entropinin, yani kullanılmayan enerji miktarının, doğru tanımını bulmak benim için gerçekten zor oldu. . "Tamam" dediğimiz her zaman, entropide şurdan şuraya kadar olan bir değişim, sıcaklıkla iti taraflı, yani geri döndürülebilir, bir süreç tarafından soğrulmuş bir ısıdır. . . . Ve çevredenin entropisindeki değişim bunun tam tersidir ve elbette, sıfıra eşittir. . Ben bu tanımı kullanırken çok dikkatliydim. Ve siz de büyük ihtimalle kitabınızda daha basit bir tanım olduğunu söyleyebilirsiniz. . Ya da belki kitabınızda değil; ama baktığım başka internet sitelerinde bizi yine Gibbs serbest enerji ilişkisine götürecek olan daha basit tanımlar gördüm. . . . . Ama size bunların yanlış olduğunu kolayca söyleyebilirim. . Tanımıma karşı çıkanlar büyük ihtimalle bana ikinci termodinamik yasasında dışarıdan enerji verilmeden gerçekleşen bütün süreçlerde delta S'in sıfırdan büyük olduğunun söylendiği cevabını verecekler. . . Ve ben şu anda buna tamamen katılıyorum. Ve delta S, yani evrenin delta S'si, sıfıran büyüktür. . Bu da sistemin delta S'si artı çevrenin delta S'si'nin sıfırdan büyük olduğu anlamına gelecektir. . Ve bu da benim fikrine katılmadığım bir sürü kitapta ve internet sitesinde göreceğiniz adım: . Bu kaynaklar, evrenin delta S'sinin ısıya eşit olduğunu ya da çevre tarafından soğrulan ısının çevrenin ısısı tarafından bölündüğünü söylüyorlar. . . Yani basitçe, buradaki her şey belli bir sıcaklık eşitliği içindedir. . Ve biz laboratuvarlarımızda bununla ilişkili şeyler yaparken de böyle olma eğilimindedir. . Ama benim bir sürü kitapta görünen bu adıma karşı çıkma sebebim, bu kaynakların, reaksiyonun iki taraflı olduğuna dair hiçbir şey söylememesi. . . Entropinin termodinamik tanımı ancak ısı geçisinin iki taraflı olduğunu biliyorsanız kullanabilirsiniz. . . Ama biz genel terimlerle yaparken, bunun iki taraflı olup olmadığını bilmeden yapıyoruz. . Hatta, reaksiyonun kendiliğinden olduğunu, ve bunun da reaksiyonun iki taraflı olmadığı anlamına geldiğini söylüyoruz. . . Yanı bu dediğimiz aslında ısının geri göndürülemeyen transferi. Ki bu da, entropinin tanımı değil. Entropinin termodinamik tanımı çok narin bir tanım. . Bunun iki taraflı bir reaksiyon olduğundan emin olmalısınız. Görünen o ki, birinci sınıf kimyasının çoğunda bu pek önemli sayılmıyor. . Soruyu duğru olarak anlayacaksınız. Hatta, sorunuz bu yanlış çıkarımı yapmanıza bağlı olabilir. . Neyse, kafanızı fazla karıştırmayayım ben. Ama yine de size bu çıkarımın doğru olmadığını göstermek istiyorum. . Çünkü eğer bir şeyin kendiliğinden oluştuğunu varsayıyorsanız ve çevrenin entropisinin çevrenin soğurduğu ısı bölü T'te eşit olduğunu söylüyorsanız bu yanlış; çünkü bu iki taraflı bir reaksiyon. . . . . Ama bakalım bu tartışma bizi nereye götürecek. Onlar bize "Evet, bu, sistemin delta S'si artı ısının çevrenin ısısındaki değişim bölü çevrenin sıcaklığına eşittir." diyecekler. . . Bunun çevreye eşit olduğunu ve elbette ki sıfıra eşit olması gerektiğini söylüyorlar. . Hatta "Bakın, çevre tarafından soğurulan ısı, sistem tarafından soğurulan ısının eksiyle çarpımına eşittir." diyorlar. . . Doğru mu? Bu, ya sistemin çevreye verdiği enerji, ya da çevrenin didteme verdiği enerji ya da ısıdır. . . Yanı bunlar birbirinin eksiyle çarpımlarına eşit olacaktır. Yanı bu tartışma yeniden yazacağım şu şeye kadar gider. Bu eşitlikte, entropideki değişimin artı çevrenin Q' yerine yazdığım sistemin eksi Q'su bölü T, sıfırdan büyüktür. . . Ve her iki tarafı T'yle çarparlar.. Ve sonra T çarpı sistemin telta S'si eksi sistem tarafından soğurulan ısının sıfırdan büyük olduğunu söylerler. . Ve her iki tarafı da eksi birle çarparsınız. Ve sistem tarafından soğurulan ısı eksi sıcaklık çarpı sistemin entropisindeki değişimin sıfırdan küçük olduğunu bulursunuz. . . . . Ve eğer sabit basıncı göz önünde bulundururdanız, bu sistemin entalpisindeki değişimdir. . Ve sonunda eltalpi eksi sıcaklık çarpı sistemin delta S'sinin sıfırdan küçük olduğu sonucuna varırsınız. . Ve size bunun, negatif bir Gibbs serbest enerji değerine ya da Gibbs serbest enerjide değişime sahip olmanızın kendiliğinden olmasının kanıtı olduğunu söylerler. . . Ama bunların hepsi bunun bu şekilde yazılabilme fikri üzerine öngörülmüştür. . Ama bu, bu şekilde yazılamaz; çünkü bu iki taraflı bir süreç değildir. . Biz, bunun kendiliğinden oluşan, iki taraflı bir süreç olduğu varsayımından yola çıkarak başlıyoruz. . Yani bu yerine koyma işlmini burada yapamazsınız. Ve bu yüzden önceki videoda bu yerine koyma işlemini yapmamaya çok dikkat ettim. . "İki taraflı olmayan bir sistemin buradan buraya giden entropisindeki değişimle iki taraflı olmayan bir sistemin şurdan şuraya giden entropisindeki değişimle aynıdır." demeye çok dikkat ettim. . . . Ya da şunu farklı kelimelerle açıklayayım. İki taraflı bir sistemin burdan buraya giden entropisindeki değişim, şurdan şuraya olan ve iki taraflı olmayan bir sistemle aynıdır. . . Bununla birlikte, geridönüşümsüz bir şekilde neyin gideceğini bilmiyorsunuz. . Bu yüzden de bu kıyaslamayı yaptım. Bu şey ve bu şey aynı; ama iki taraflı olmayan bir sistem tarafından soğurulan ısıyı karşılaştırdığımızda, iki taraflı bir sistemden daha küçük olduğunu gösterdik; çünkü bu kendi sürtünmesini kendi üretiyor. . . . Ve bundan da Gibbs serbest enerjisini elde ettiğimiz ilişkiyi çıkarttık. . Her neyse, bir video yapmak istemiyorum çünkü bu çok inekçe ya da çok ayrıntılı ya da ayrıntılarla çok uğraşmak oluyor. . . Ama bence bu, çok önemli bir konu; çünkü konuştuklarımızın çok büyük bir çoğunluğu, özellikle termodinamik hakkında konuştuklarımızın çok büyük bir çoğunluğun, bizim entropiye yaptığımız tanım. . . Burada tartıştığım kestirmeler yerine doğru olan tanımı kullanmanız çok önemli; çünkü buradakiler entropinin doğru tanımı değil. . . .