Class 11th Chapter 6 PART 7 ll एंट्रॉपी ll मुक्त ऊर्जा ll गिब्स हेम्होल्ट्ज समीकरण ll हैस का स्थिर ऊष्मा संकलन का नियम
Class 11th Chapter 6 PART 7 ll एंट्रॉपी ll मुक्त ऊर्जा ll गिब्स हेम्होल्ट्ज समीकरण ll हैस का स्थिर ऊष्मा संकलन का नियम
प्रश्न - एंट्रॉपी किसे कहते हैं ? इसकी इकाई लिखिए ।
अथवा
एंट्रॉपी की भौतिक सार्थकता समझाइए तथा बताइए कि ठोस , द्रव एवं गैस में किसकी एंट्रॉपी अधिक होगी ?
उत्तर - एंट्रॉपी (Entropy) - एंट्रॉपी किसी निकाय की अव्यवस्था या बेहतरतीबी की माप है । कोई निकाय जितना अधिक अव्यवस्थित होगा, उसकी एंट्रॉपी का मान उतना ही अधिक होगा । किसी निकाय की एंट्रॉपी बढ़ने का अर्थ है- उसकी अनियमितता में वृद्धि होना ।इसे S प्रदर्शित करते हैं।
इसकी इकाई जूल प्रति केल्विन होती है।
उदाहरण - ठोस, द्रव एवं गैस में ठोसों की तुलना में द्रव की एंट्रॉपी का मान अधिक एवं द्रव की तुलना में गैसों की एंट्रॉपी का मान अधिक होता है ।अतः ठोस ,द्रव एवं गैस की एंट्रॉपी का बढ़ता क्रम निम्न प्रकार होगा -
ठोस < द्रव < गैस
एंट्रॉपी का परम मान ज्ञात कर पाना संभव नहीं है, इसलिए इसे एंट्रॉपी परिवर्तन के रूप में ज्ञात करते हैं, जैसे -
S2 - S1 = ∆S
एंट्रॉपी परिवर्तन को निम्न सूत्र द्वारा ज्ञात करते हैं -
∆S = q / ∆T
प्रश्न - बर्फ की एंट्रॉपी जल से कम होती है क्यों ?
उत्तर - जल की अपेक्षा बर्फ में अणु अधिकतम क्रमबद्ध व्यवस्थित होते हैं अतः अणुओं की अनियमितता की माप कम होती है, इसलिए बर्फ की एंट्रॉपी जल से कम होती।
प्रश्न - मुक्त ऊर्जा किसे कहते हैं स्थिरता व स्थिरता पर सिद्ध कीजिए की - ∆G = ∆H - T∆S
अथवा
मुक्त ऊर्जा क्या है ? गिब्स हेल्महोल्ट्ज समीकरण की व्युत्पत्ति कीजिए।
अथवा
∆G , ∆H व ∆S में संबंध स्थापित कीजिए।
उत्तर - मुक्त ऊर्जा (Free energy) - किसी निकाय से प्राप्त उर्जा कि वह मात्रा जिसे उपयोगी कार्य में परिवर्तित किया जा सके ,तंत्र की मुक्त ऊर्जा कहलाती है । इसे G से प्रदर्शित करते हैं । इसका प्रतिपादन गिब्स हेल्महोल्ट्ज ने किया था ।
इसे गणितीय रूप में निम्न प्रकार से व्यक्त करते हैं -
G = H - TS
जहां -
G - मुक्त ऊर्जा
H - निकाय की एंथैल्पी
T - ताप
S - निकाय की एंट्रॉपी
गिब्स हेल्महोल्ट्ज समीकरण की व्युत्पत्ति -
स्थिर ताप पर मुक्त ऊर्जा G1, एंथैल्पी H1, एवं एंट्रॉपी S1 प्रारंभिक अवस्था में हैं । इसी प्रकार अंतिम अवस्था में मुक्त ऊर्जा G2 ,एंथैल्पी H2 , एवं एंट्रॉपी S2 हो तब
मुक्त ऊर्जा की परिभाषा से -
G1 = H1 - TS1 -----(१)
इसी प्रकार -
G2 = H2 - TS2 -----(२)
समीकरण (२) में से समी. (१) घटाने पर -
(G2-G1) = ( H2-H1) - T(S2-S1)
∆G = ∆H - T∆S ---(३)
समीकरण (३) को गिब्स हेल्महोल्ट्ज समीकरण कहते हैं।
प्रश्न - हैस का स्थिर ऊष्मा संकलन के नियम को उदाहरण देकर समझाइए तथा दो अनुप्रयोग लिखिए।
अथवा
हेस का नियम क्या है ? एक उदाहरण दीजिए।
उत्तर - हेस का नियम - इस नियम का प्रतिपादन G.H. हैस ने सन 1840 में किया था ।
इस नियम के अनुसार - किसी भौतिक अथवा रासायनिक परिवर्तन में एंथैल्पी परिवर्तन हमेशा समान रहता है, चाहे वह परिवर्तन एक पद में हो या कई पदों में हो।
अथवा
यदि कोई रासायनिक परिवर्तन दो या दो से अधिक विधियों द्वारा एक या एक से अधिक पदों में किया जा सके , तो संपूर्ण परिवर्तन में अवशोषित या उत्सर्जित ऊर्जा/ऊष्मा की मात्रा समान होती है , परिवर्तन चाहे किसी भी विधि द्वारा किया गया हो।
यह नियम ऊर्जा संरक्षण के नियम पर आधारित है।
उदाहरण 1. माना कि कोई पदार्थ A से Z में परिवर्तित होता है ,जो की पहली विधि में सीधे तथा दूसरी विधि में कई पदों में परिवर्तित होता है -
सीधे परिवर्तन में -
A ------> Z + Q1
जिसमें Q1 कैलोरी सीधे परिवर्तन में मुक्त ऊष्मा है।
कई पदों में परिवर्तन -
A -----> B + q1
B ------> C + q2
C ------> Z + q3
कई पदों में परिवर्तन से कुल मुक्त ऊष्मा Q2 हो तो -
Q2 = q1 + q2 + q3
हैस के नियमानुसार - Q1 = Q2
उदाहरण -(2) - कार्बन को सीधे जलाकर CO2 में परिवर्तित किया जा सकता है अथवा दूसरे प्रकार से पहले कार्बन मोनोऑक्साइड में और बाद में कार्बन मोनोऑक्साइड को कार्बन डाइऑक्साइड में ऑक्सीकृत किया जा सकता है।
पहली विधि -
C + O2 ----> CO2 , ∆H = -94.3 kcal.
दूसरी विधि -
1. C + [O] -----> CO , ∆H = - 26 kcal
2. CO + [O] -----> CO2 , ∆H = - 68 kcal
क्योंकि पहले विधि एवं दूसरी विधि में कुल ऊष्मा स्थिर है, जो कि हैस के नियमानुसार है ।
हैस के नियम के अनुप्रयोग -
1. बंधन ऊर्जा की गणना करने में ।
2. संभवन ऊष्मा एवं दहन ऊष्मा ज्ञात करने में ।
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