¿Hay alguna forma de medir experimentalmente la entropía?

Question

He estado haciendo química termodinámica, y recientemente me he estado enfocando en la Energía Libre de Gibbs. Mientras realizaba cálculos usando la fórmula $$\Delta G = \Delta H - T \Delta S$$, me dieron una tabla de valores para $\Delta H$ y $\Delta S$, y una temperatura con la que trabajar. Me preguntaba, ya que la unidad de entropía es $\mathrm{J/K}$ o $\mathrm{J\ K^{-1}}$, ¿cómo se mediría experimentalmente la entropía/cambio en la entropía, o se puede hacer?

Answer 1

La forma más común de medir $\Delta S^\circ$ para una reacción química es probablemente haciendo un diagrama de van't Hoff. Mides la constante de equilibrio $K$ a diferentes temperaturas y graficas $\ln K$ vs $T^{-1}$. La intersección en $y$ = $R\Delta S^\circ$ y la pendiente = $-R\Delta H^\circ$.

Otra opción es medir $\Delta H^\circ$ por calorimetría y medir $K$ por otros medios. Luego calcula $\Delta G^\circ$ a partir de $K$ y resuelve para $\Delta S^\circ$

Answer 2

El cambio de entropía entre dos estados de equilibrio termodinámico de un sistema definitivamente puede medirse directamente experimentalmente. Para ello, uno necesita idear (crear en la mente) un camino reversible entre los estados inicial y final. Cualquier camino reversible conveniente servirá, ya que la integral de dq/T es la misma para todos los caminos reversibles. Por lo tanto, hay que identificar un camino que sea fácil de implementar, y para el cual el flujo de calor se pueda medir fácilmente (digamos, por cambio de fase en un reservorio). El experimento tiene que realizarse en condiciones lo más reversibles posible, ya que, en el mundo real, no hay un camino perfectamente reversible. La parte difícil sería medir la cantidad de flujo de calor. En algunos casos específicos podría hacerse indirectamente, como en la expansión cuasiestática isotérmica de un gas (por ejemplo, en contacto con un baño de calor), donde la cantidad de trabajo medida (determinada, por ejemplo, al retirar gradualmente pequeños pesos de un pistón) sería igual a la cantidad de calor agregado. Por supuesto, en muchos casos, es mucho más fácil calcular el cambio de entropía (basado en caminos reversibles identificables) que medirlo. En mi opinión, idear un método para que el flujo de calor ocurra gradualmente y medir cuantitativamente el flujo de calor directamente sería la parte difícil.

Answer 3

La entropía es una medida de aleatoriedad. La definición en sí misma a veces es difícil de comprender. Y cuando uno piensa en cómo medir la aleatoriedad, no obtiene respuesta. El término Entropía fue introducido como una Función de Estado para verificar si la reacción es posible o no. Bueno, hay fórmulas para determinar el cambio en la entropía. Sin embargo, según lo que he leído, todos los libros dicen que calcular el valor absoluto de la entropía es bastante difícil. Según mi opinión, si conoces los valores de entropía en Estados Estándar puedes calcular el cambio en entropía para un proceso desde condiciones estándar de temperatura y presión hasta la temperatura en la que desees obtener su valor absoluto y luego simplemente restar para obtener el valor absoluto. Las entropías en Estados Estándar se mencionan en varios libros. ¡Espero que la respuesta haya sido útil!:-)