Определение и примеры спонтанного процесса

В системе, будь то химия, биология или физика, существуют спонтанные процессы и не спонтанные процессы.

Спонтанный процесс - это процесс, который происходит сам по себе, без каких-либо энергия вход извне. Например, шар скатится по наклону; вода будет течь вниз; лед растает в воду; радиоизотопы распадутся; и железо будет ржаветь. Никакого вмешательства не требуется, потому что эти процессы термодинамически благоприятны. Другими словами, начальная энергия выше, чем конечная энергия.

Обратите внимание, что то, насколько быстро происходит процесс, не имеет отношения к тому, является ли он самопроизвольным: может потребоваться много времени, чтобы ржавчина стала очевидной, но она будет развиваться, когда железо подвергается воздействию воздуха. Радиоактивный изотоп может распадаться мгновенно или через миллионы или даже миллиарды лет; тем не менее, он будет разлагаться.

Обратный процесс самопроизвольного процесса - это несущественный процесс: для того, чтобы это произошло, необходимо добавить энергию. Например, ржавчина не превращается обратно в железо сама по себе; дочерний изотоп не вернется в исходное состояние.

Изменение в Свободная энергия Гиббса или функция Гиббса может быть использована для оценки спонтанности процесса. При постоянной температуре и давлении уравнение Гиббса имеет вид ΔG = ΔH - TΔS, где ΔH - изменение энтальпии, ΔS - изменение энтропии, а ΔG - количество свободной или доступной энергии. Что касается результатов:

• Если ΔG отрицателен, процесс является спонтанным;
• Если ΔG положительный, процесс не является спонтанным (но будет спонтанным в обратном направлении);
• Если ΔG равен нулю, то процесс находится в равновесии, и с течением времени нет никаких изменений.