K2KARAKORAM
मराठीEnglish
ॲप उघडा

राज्य मंडळ · इयत्ता 12 · रसायनशास्त्र

धडा ४: रासायनिक ऊष्मागतिकी

7 संकल्पना · उत्तरांसह 56 सराव प्रश्न · वाचन मोफत

हा धडा या भाषेतही: English

ऊष्मागतिकीतील मूलभूत संज्ञा

रोजच्या जीवनातून

थर्मास (विलग), उघडे भांडे (खुला) आणि झाकलेले भांडे (बंद) — तीन निकाय.

सोपी व्याख्या

निकाय = अभ्यासासाठी निवडलेला भाग; बाकी सर्व परिसर. अवस्था फलन = फक्त आरंभ-अंत अवस्थेवर अवलंबून.

निकायनिकाय (system) : प्रकार आणि अवस्था फलननिकायद्रव्यऊर्जाखुला✔✔बंद✘✔विलग✘✘अवस्था फलन : U, H, S, G, P, V, T (मार्गावर अवलंबून नाही)मार्ग फलन : q, w (मार्गावर अवलंबून)विस्तारी (extensive) : m, V, U, H, S · तीव्रता (intensive) : T, P, ρसमतापी : T स्थिर · रुद्धोष्म : q = 0 · समकारी : V स्थिर · समदाबी : P स्थिर

आकृतीत : निकाय आणि अवस्था फलन.

नियम 1 : निकायाचे प्रकार — खुला : द्रव्य + ऊर्जा देवाणघेवाण. बंद : फक्त ऊर्जा. विलग : दोन्ही नाही.

  • सोपे : उघडा चहाचा कप = खुला.
  • मध्यम : बंद डबा = बंद.
  • परीक्षेसाठी : आदर्श थर्मास = विलग.

नियम 2 : अवस्था आणि मार्ग फलन — अवस्था : U, H, S, G, P, V, T. मार्ग : q, w. अवस्था फलनाचा चक्रीय बदल = 0.

  • सोपे : दिल्लीहून मुंबई : अंतर मार्ग फलन, विस्थापन अवस्था.
  • मध्यम : ΔU मार्गावर अवलंबून नाही.
  • परीक्षेसाठी : q, w मार्गावर अवलंबून.

नियम 3 : गुणधर्म आणि प्रक्रिया — विस्तारी : m, V, U, H. तीव्रता : T, P, घनता. समतापी T स्थिर, रुद्धोष्म q = 0, समकारी V स्थिर, समदाबी P स्थिर.

  • सोपे : दोन भाग केले ⇒ V निम्मा, T तोच.
  • मध्यम : बंद दाबपात्र ⇒ समकारी.
  • परीक्षेसाठी : उघडा बीकर ⇒ समदाबी.

तर्क : U अवस्था फलन का, w नाही?

  • पायरी 1 : दोन मार्गांनी समान आरंभ ⇒ समान अंत.
  • पायरी 2 : ΔU दोन्ही मार्गांत सारखा (फक्त अवस्थांवर).
  • पायरी 3 : w वेगळे ⇒ q + w = ΔU राखण्यासाठी q ही वेगळे.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) अवस्था फलन नाही? 1) w 2) U 3) H 4) S — उत्तर : 1).
  • CET 2) द्रव्य व ऊर्जा दोन्ही देवाणघेवाण? 1) खुला 2) बंद 3) विलग 4) एकही नाही — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: थर्मास, इंजिन, रेफ्रिजरेटर.

लक्षात ठेवा

खुला : द्रव्य+ऊर्जा; बंद : ऊर्जा; विलग : काहीच नाही; q, w मार्ग.

सामान्य चूक

q आणि w ला अवस्था फलन समजणे.

CET सापळा

ΔU, ΔH, ΔS, ΔG फक्त आरंभ-अंतावर.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "UHSG अवस्थेचे; q, w मार्गाचे".

फरक ओळखा

निकायद्रव्यऊर्जा
खुला✔✔
बंद✘✔
विलग✘✘

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1निकाय आणि परिसर.
  2. 2अवस्था फलन म्हणजे?
  3. 3तीव्रता आणि विस्तारी गुणधर्म.
मध्यम
  1. 4रुद्धोष्म प्रक्रिया.
  2. 5समतापी प्रक्रिया.
  3. 6चक्रीय प्रक्रियेत ΔU?
आव्हानात्मक
  1. 7खुला आणि बंद निकाय.
  2. 8दोन अवस्था फलने सांगा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1अभ्यासाचा भाग वि. बाकी.
  2. 2फक्त आरंभ-अंतावर अवलंबून.
  3. 3T, P वि. m, V.
  4. 4q = 0.
  5. 5T स्थिर.
  6. 6शून्य.
  7. 7द्रव्य देवाणघेवाण होते की नाही.
  8. 8U आणि H.

कार्य आणि उष्णता

रोजच्या जीवनातून

सायकलचा पंप दाबताना तो गरम होतो — पंपाच्या वायूवर कार्य केले म्हणून.

सोपी व्याख्या

दाब–आकारमान कार्य : w = –P_ext ΔV. उत्क्रमणीय समतापी : w = –2.303 nRT log(V₂/V₁). चिन्ह (IUPAC) : निकायाने कार्य केले ⇒ w ऋण.

कार्यP–V आलेख : कार्य = वक्राखालील क्षेत्रफळVPV₁V₂उत्क्रमणीय (समतापी)w = –2.303 nRT log(V₂/V₁)1 mol, 298 K, 10 → 20 Lw = –1717 Jस्थिर बाह्य दाबw = –Pext ΔV1 atm, ΔV = 2 Lw = –202.65 Jमुक्त प्रसरण (निर्वात) : Pext = 0 ⇒ w = 0 · उत्क्रमणीय कार्य सर्वाधिकचिन्ह (IUPAC) : निकायाने कार्य केले ⇒ w ऋण

आकृतीत : P–V आलेख.

नियम 1 : स्थिर दाबावर — w = –P_ext (V₂ – V₁). 1 atm = 101.325 kPa; 1 L atm = 101.325 J.

  • सोपे : 1 atm, ΔV = 2 L ⇒ w = –202.65 J.
  • मध्यम : संकुचन ⇒ w धन.
  • परीक्षेसाठी : निर्वातात w = 0.

नियम 2 : उत्क्रमणीय समतापी — w = –nRT ln(V₂/V₁). हे सर्वाधिक कार्य (वक्राखालील क्षेत्र).

  • सोपे : 1 mol, 298 K, 10 ⇒ 20 L : –1717 J.
  • मध्यम : दुप्पट आकारमान ⇒ ln 2 = 0.693.
  • परीक्षेसाठी : आकुंचनात w = +.

नियम 3 : उष्णता — q = m c ΔT = C ΔT. ऊर्जा ऊष्ण वस्तूकडून थंड वस्तूकडे. q > 0 ⇒ निकायाने ऊष्मा घेतली.

  • सोपे : पाणी c = 4.18 J g⁻¹ K⁻¹.
  • मध्यम : 100 g, 10 K ⇒ 4180 J.
  • परीक्षेसाठी : उष्णता आणि तापमान वेगळे.

गणना : 1 mol वायू 298 K ला 10 L ⇒ 20 L (उत्क्रमणीय)

  • पायरी 1 : w = –nRT ln(V₂/V₁).
  • पायरी 2 : = –1 × 8.314 × 298 × 0.6931.
  • पायरी 3 : = –1717 J (निकायाने कार्य केले).

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) मुक्त प्रसरणात w? 1) 0 2) धन 3) ऋण 4) अनंत — उत्तर : 1).
  • CET 2) 1 L atm = ? 1) 101.3 J 2) 8.314 J 3) 1 J 4) 4.18 J — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: इंजिन, पंप, वाफ टर्बाइन.

लक्षात ठेवा

w = –P_ext ΔV; उत्क्रमणीय = सर्वाधिक; प्रसरण ⇒ w ऋण.

सामान्य चूक

प्रसरणात w धन लिहिणे.

CET सापळा

IUPAC : निकायावर कार्य ⇒ w धन, निकायाने ⇒ ऋण.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "कार्य देणे = ऋण".

फरक ओळखा

प्रक्रियाw
मुक्त प्रसरण0
स्थिर P_ext–P_ext ΔV
उत्क्रमणीय–nRT ln(V₂/V₁)

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1w = –P_ext ΔV स्पष्ट करा.
  2. 2उत्क्रमणीय कार्य सर्वाधिक का?
  3. 31 atm, ΔV = 2 L ⇒ w ?
मध्यम
  1. 4उष्णता आणि तापमान.
  2. 51 L atm = ? J
  3. 6संकुचनात w चे चिन्ह.
आव्हानात्मक
  1. 71 mol, 298 K, 10 ⇒ 20 L ⇒ w ?
  2. 8मुक्त प्रसरण म्हणजे?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1निकायाने बाह्य दाबाविरुद्ध कार्य.
  2. 2P_ext ≈ P_int प्रत्येक पायरीवर.
  3. 3–202.65 J.
  4. 4ऊर्जेचे प्रवाह वि. सरासरी गतिज ऊर्जा.
  5. 5101.325 J.
  6. 6धन.
  7. 7–1717 J.
  8. 8निर्वातात प्रसरण.

अंतर्गत ऊर्जा आणि पहिला नियम

रोजच्या जीवनातून

पेट्रोल जळाल्याने इंजिन उष्णता आणि कार्य दोन्ही देते — ऊर्जा नष्ट होत नाही.

सोपी व्याख्या

पहिला नियम : ΔU = q + w. विलग निकायाची U स्थिर. आदर्श वायू समतापी ⇒ ΔU = 0.

पहिला नियमऊष्मागतिकीचा पहिला नियम : ΔU = q + wनिकायUq > 0ऊष्मा आतw < 0कार्य बाहेरसमतापी (आदर्श वायू)ΔU = 0 ⇒ q = –wरुद्धोष्मq = 0 ⇒ ΔU = wसमकारी (ΔV = 0)w = 0 ⇒ ΔU = qVचक्रीयΔU = 0q = +800 J, निकायाने 300 J कार्य केले ⇒ ΔU = 800 – 300 = +500 Jq = +500 J, निकायावर 200 J कार्य ⇒ ΔU = +700 J

आकृतीत : पहिला नियम.

नियम 1 : चिन्ह पद्धत — q > 0 : निकायाने ऊष्मा घेतली. w > 0 : निकायावर कार्य. ΔU = q + w.

  • सोपे : q = +500, w = +200 ⇒ ΔU = +700 J.
  • मध्यम : q = +800, w = –300 ⇒ ΔU = +500 J.
  • परीक्षेसाठी : q = –50, w = +50 ⇒ ΔU = 0.

नियम 2 : विशेष प्रक्रिया — समतापी (आदर्श वायू) : q = –w. रुद्धोष्म : ΔU = w. समकारी : ΔU = q_V.

  • सोपे : रुद्धोष्म संकुचन ⇒ तापमान वाढते.
  • मध्यम : रुद्धोष्म प्रसरण ⇒ थंड.
  • परीक्षेसाठी : बॉम्ब कॅलरीमीटर ⇒ q_V.

नियम 3 : आदर्श वायूची U — U फक्त T वर अवलंबून. ΔU = n C_V ΔT. समतापी ⇒ ΔU = 0.

  • सोपे : एकपरमाणुक C_V = 3R/2.
  • मध्यम : 1 mol, 100 K वाढ ⇒ ΔU = 1247 J.
  • परीक्षेसाठी : C_P – C_V = R.

गणना : q = +800 J, निकायाने 300 J कार्य केले

  • पायरी 1 : w = –300 J (निकायाने दिले).
  • पायरी 2 : ΔU = q + w = 800 + (–300).
  • पायरी 3 : ΔU = +500 J.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) रुद्धोष्म प्रक्रियेत? 1) ΔU = w 2) ΔU = q 3) ΔU = 0 4) w = 0 — उत्तर : 1).
  • CET 2) आदर्श वायू समतापी प्रसरण ⇒ ΔU? 1) 0 2) धन 3) ऋण 4) अनंत — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: इंजिन कार्यक्षमता, कॅलरीमीटर.

लक्षात ठेवा

ΔU = q + w; समतापी 0; रुद्धोष्म = w; समकारी = q.

सामान्य चूक

निकायाने कार्य केल्यावर w धन घेणे.

CET सापळा

चिन्हे निकायाच्या दृष्टीने : आत धन, बाहेर ऋण.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "आत येईल ते धन".

फरक ओळखा

प्रक्रियाशर्तΔU
समतापीΔT = 00
रुद्धोष्मq = 0w
समकारीw = 0q_V

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1पहिला नियम सांगा.
  2. 2रुद्धोष्म म्हणजे?
  3. 3q = 800, w दिला 300 ⇒ ΔU ?
मध्यम
  1. 4समकारी प्रक्रियेत ΔU?
  2. 5आदर्श वायूची U कशावर?
  3. 6चक्रीय प्रक्रिया ΔU ?
आव्हानात्मक
  1. 7C_P – C_V ?
  2. 8रुद्धोष्म संकुचन ⇒ T?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1ऊर्जा संरक्षण.
  2. 2q = 0.
  3. 3+500 J.
  4. 4= q_V.
  5. 5फक्त T.
  6. 60.
  7. 7R.
  8. 8वाढते.

एन्थॅल्पी आणि प्रावस्था बदल

रोजच्या जीवनातून

बर्फ वितळताना ऊष्मा शोषतो पण तापमान 0 °C वरच — गुप्त ऊष्मा.

सोपी व्याख्या

एन्थॅल्पी H = U + PV. स्थिर दाबावर ΔH = q_P. ΔH = ΔU + Δn_g RT.

तापन वक्रपाण्याचा तापन वक्र (18 g)q (kJ)Tगलन 6.01उत्कलन 40.7पाणी 7.52बर्फ 0.38ΔfusH = 6.01 kJ/molΔvapH = 40.7 kJ/molq = m c ΔTc(पाणी) = 4.18 J g⁻¹K⁻¹c(बर्फ) = 2.09 J g⁻¹K⁻¹एकूण : –10 °C बर्फ ⇒ 100 °C वाफ = 0.38 + 6.01 + 7.52 + 40.7 = 54.6 kJH = U + PV ; ΔH = ΔU + Δng RTN₂ + 3H₂ → 2NH₃ : ΔH = –92.4 ⇒ ΔU = –87.4 kJ

आकृतीत : पाण्याचा तापन वक्र.

Live आकृती

एन्थॅल्पी आणि प्रावस्था बदल

ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.

ॲपमध्ये उघडा

नियम 1 : ΔH आणि ΔU — ΔH = ΔU + Δn_g RT; Δn_g = वायुरूप उत्पाद – अभिकारकांचे मोल.

  • सोपे : N₂ + 3H₂ → 2NH₃ : Δn_g = –2.
  • मध्यम : ΔH = –92.4 ⇒ ΔU = –87.4 kJ.
  • परीक्षेसाठी : Δn_g = 0 ⇒ ΔH = ΔU.

नियम 2 : प्रावस्था बदल — ΔfusH (बर्फ) = 6.01 kJ/mol; ΔvapH (पाणी, 373 K) = 40.7 kJ/mol; ΔsubH = ΔfusH + ΔvapH.

  • सोपे : 36 g बर्फ वितळवणे = 2 × 6.01 = 12.02 kJ.
  • मध्यम : 18 g पाणी उकळवणे = 40.7 kJ.
  • परीक्षेसाठी : तापमान स्थिर राहते.

नियम 3 : एकूण ऊष्मा — q = m c ΔT + n ΔH_प्रावस्था. 18 g, –10 °C बर्फ ⇒ 100 °C वाफ : 0.38 + 6.01 + 7.52 + 40.7 = 54.6 kJ.

  • सोपे : बर्फ c = 2.09 J g⁻¹K⁻¹.
  • मध्यम : पाणी c = 4.18.
  • परीक्षेसाठी : सर्वाधिक ऊष्मा वाफ होण्यास.

गणना : N₂ + 3H₂ → 2NH₃, ΔH = –92.4 kJ ⇒ ΔU (298 K)

  • पायरी 1 : Δn_g = 2 – 4 = –2.
  • पायरी 2 : ΔU = ΔH – Δn_g RT = –92.4 + 2 × 8.314 × 298 ÷ 1000.
  • पायरी 3 : ΔU = –92.4 + 4.96 = –87.4 kJ.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) ΔH = ΔU कधी? 1) Δn_g = 0 2) Δn_g > 0 3) Δn_g < 0 4) नेहमी — उत्तर : 1).
  • CET 2) 36 g बर्फ वितळायला ऊष्मा? 1) 12.02 kJ 2) 6.01 kJ 3) 40.7 kJ 4) 81.4 kJ — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: शीतकपाट, स्टीम इंजिन, हवामान.

लक्षात ठेवा

ΔH = ΔU + Δn_g RT; वितळणे 6.01; उकळणे 40.7; q_P = ΔH.

सामान्य चूक

Δn_g मध्ये द्रव/घन मोजणे.

CET सापळा

Δn_g फक्त वायू मोलांचा.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "वितळ 6, उकळ 40.7".

फरक ओळखा

बदलΔH (kJ/mol)
वितळणे6.01
उकळणे40.7
ऊर्ध्वपातन46.7

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1एन्थॅल्पी म्हणजे?
  2. 2ΔH आणि ΔU संबंध.
  3. 3गुप्त ऊष्मा म्हणजे?
मध्यम
  1. 436 g बर्फ वितळवणे.
  2. 5तापन वक्राचे स्थिर भाग का?
  3. 6ΔsubH काढा.
आव्हानात्मक
  1. 7Δn_g चे उदाहरण.
  2. 8N₂ + 3H₂ ⇒ ΔU ?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1H = U + PV.
  2. 2ΔH = ΔU + Δn_g RT.
  3. 3प्रावस्था बदलाची ऊष्मा.
  4. 412.02 kJ.
  5. 5ऊष्मा अंतर्गत ऊर्जेत.
  6. 66.01 + 40.7 = 46.7 kJ/mol.
  7. 7–2 (N₂+3H₂ ⇒ 2NH₃).
  8. 8–87.4 kJ.

ऊष्मारसायन आणि हेसचा नियम

रोजच्या जीवनातून

LPG सिलिंडर किती ऊष्मा देईल — दहन एन्थॅल्पीवरून.

सोपी व्याख्या

हेसचा नियम : अभिक्रियेचा ΔH मार्गावर अवलंबून नाही. ΔrH° = ΣΔfH°(उत्पाद) – ΣΔfH°(अभिकारक).

हेसहेसचा नियम : ऊर्जा स्तर आकृतीC(s) + O₂(g)ΔH = 0CO(g) + ½O₂(g)–110.5CO₂(g)–393.5–393.5–110.5–283.0–393.5 = (–110.5) + (–283.0) ⇒ मार्ग काहीही, ΔH तोचΔrH° = ΣΔfH°(उत्पाद) – ΣΔfH°(अभिकारक)CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O(l) : –393.5 + 2(–285.8) – (–74.8) = –890.3 kJ

आकृतीत : हेस चक्र.

नियम 1 : विशिष्ट एन्थॅल्पी — ΔfH° = 1 mol संयुग मूलद्रव्यांपासून; मूलद्रव्याची ΔfH° = 0. ΔcH° = 1 mol दहन. ΔsolH, ΔdissH इ.

  • सोपे : ΔfH°(CO₂) = –393.5.
  • मध्यम : ΔfH°(H₂O, l) = –285.8.
  • परीक्षेसाठी : ΔfH°(CH₄) = –74.8.

नियम 2 : हेसचा नियम वापर — C + O₂ ⇒ CO₂ (–393.5) आणि CO + ½O₂ ⇒ CO₂ (–283.0) ⇒ C + ½O₂ ⇒ CO = –110.5 kJ.

  • सोपे : समीकरण उलटे ⇒ ΔH चिन्ह उलटे.
  • मध्यम : गुणाकार ⇒ ΔH गुणाकार.
  • परीक्षेसाठी : बेरीज ⇒ ΔH बेरीज.

नियम 3 : दहन एन्थॅल्पी — CH₄ + 2O₂ ⇒ CO₂ + 2H₂O(l) : ΔcH° = –393.5 + 2(–285.8) – (–74.8) = –890.3 kJ/mol.

  • सोपे : 1.6 g CH₄ (0.1 mol) ⇒ 89.03 kJ.
  • मध्यम : 1 kg CH₄ ≈ 55 600 kJ.
  • परीक्षेसाठी : दहन नेहमी ऊष्मादायी.

गणना : 1.6 g CH₄ च्या दहनातील ऊष्मा

  • पायरी 1 : ΔrH° = –393.5 + 2(–285.8) – (–74.8) = –890.3 kJ/mol.
  • पायरी 2 : n = 1.6 ÷ 16 = 0.1 mol.
  • पायरी 3 : ऊष्मा = 0.1 × 890.3 = 89.03 kJ.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) मूलद्रव्याची ΔfH°? 1) 0 2) –1 3) +1 4) 100 — उत्तर : 1).
  • CET 2) हेसचा नियम कशावर आधारित? 1) H अवस्था फलन 2) q मार्ग 3) S वाढ 4) G — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: इंधन मूल्य, अन्नाची कॅलरी.

लक्षात ठेवा

ΔrH = Σ उत्पाद – Σ अभिकारक; उलटे ⇒ चिन्ह उलटे.

सामान्य चूक

अभिकारक – उत्पाद असे उलटे वजा करणे.

CET सापळा

गुणांकाने ΔfH° गुणा.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "अंत – आरंभ".

फरक ओळखा

पदार्थΔfH° (kJ/mol)
CO₂(g)–393.5
H₂O(l)–285.8
CH₄(g)–74.8

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1हेसचा नियम सांगा.
  2. 2C ⇒ CO चा ΔH काढा.
  3. 3CH₄ ची दहन एन्थॅल्पी.
मध्यम
  1. 4ΔfH° म्हणजे?
  2. 51.6 g CH₄ ⇒ ऊष्मा?
  3. 6समीकरण उलटे केल्यास?
आव्हानात्मक
  1. 7मूलद्रव्य ΔfH° = 0 का?
  2. 8दहन ऊष्मादायी का?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1ΔH मार्गावर अवलंबून नाही.
  2. 2–110.5 kJ.
  3. 3–890.3 kJ/mol.
  4. 41 mol संयुग मूलद्रव्यांपासून.
  5. 589.03 kJ.
  6. 6चिन्ह बदलते.
  7. 7व्याख्येने संदर्भ.
  8. 8उत्पादांची ऊर्जा कमी.

एन्ट्रोपी आणि दुसरा नियम

रोजच्या जीवनातून

खोलीत उदबत्तीचा वास पसरतो, परत गोळा होत नाही — अव्यवस्था वाढते.

सोपी व्याख्या

एन्ट्रोपी S = अव्यवस्थेचे माप; ΔS = q_rev / T. दुसरा नियम : उत्स्फूर्त प्रक्रियेत ΔS_विश्व > 0.

एन्ट्रोपीएन्ट्रोपी : अव्यवस्था आणि दुसरा नियमघनद्रववायूS (घन) < S (द्रव) < S (वायू)ΔS = qrev / T ; S = k ln Wबर्फ वितळणे : 6010 / 273 = 22.0 J K⁻¹ mol⁻¹पाणी उकळणे : 40700 / 373 = 109.1 J K⁻¹ mol⁻¹वायू 1 mol आकारमान दुप्पट : ΔS = R ln 2 = 5.76 J K⁻¹दुसरा नियम : ΔSविश्व = ΔSनिकाय + ΔSपरिसर > 0 (उत्स्फूर्त)तिसरा नियम : 0 K ला परिपूर्ण स्फटिकाचा S = 0 · ΔSपरिसर = –ΔH/T

आकृतीत : एन्ट्रोपी.

नियम 1 : एन्ट्रोपी बदल — S (घन) < S (द्रव) < S (वायू). तापमान आणि आकारमान वाढले ⇒ S वाढतो. वायू आकारमान दुप्पट ⇒ ΔS = R ln 2 = 5.76 J K⁻¹ mol⁻¹.

  • सोपे : CaCO₃ ⇒ CaO + CO₂ ⇒ ΔS +.
  • मध्यम : N₂ + 3H₂ ⇒ 2NH₃ ⇒ ΔS –.
  • परीक्षेसाठी : मीठ विरघळणे ⇒ ΔS +.

नियम 2 : प्रावस्था बदलात ΔS — ΔS = ΔH/T. बर्फ वितळणे : 6010/273 = 22.0; पाणी उकळणे : 40700/373 = 109.1 J K⁻¹ mol⁻¹.

  • सोपे : उकळण्यात ΔS जास्त.
  • मध्यम : द्रव ⇒ वायू अव्यवस्था खूप.
  • परीक्षेसाठी : परिसर : ΔS_surr = –ΔH/T.

नियम 3 : दुसरा आणि तिसरा नियम — ΔS_विश्व = ΔS_निकाय + ΔS_परिसर > 0. तिसरा नियम : 0 K ला परिपूर्ण स्फटिक S = 0 ⇒ परम एन्ट्रोपी.

  • सोपे : थंड वस्तू गरम होणे उत्स्फूर्त नाही.
  • मध्यम : S° (H₂O, l) = 69.9; (g) = 188.8 J K⁻¹ mol⁻¹.
  • परीक्षेसाठी : S = k ln W.

तर्क : बर्फ वितळताना ΔS धन का?

  • पायरी 1 : घन अवस्था सुव्यवस्थित.
  • पायरी 2 : द्रवात रेणू मोकळे ⇒ अव्यवस्था जास्त.
  • पायरी 3 : ΔS = 6010/273 = +22.0 J K⁻¹ mol⁻¹.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) सर्वाधिक S? 1) वायू 2) द्रव 3) घन 4) समान — उत्तर : 1).
  • CET 2) उत्स्फूर्त प्रक्रिया ⇒ ? 1) ΔS_विश्व > 0 2) < 0 3) = 0 4) ΔH > 0 — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: बर्फ तयार करणे, इंजिन, प्रतिक्रिया दिशा.

लक्षात ठेवा

S वायू > द्रव > घन; ΔS = ΔH/T; उत्स्फूर्त ⇒ ΔS_विश्व > 0.

सामान्य चूक

उत्स्फूर्त म्हणजे ΔS_निकाय > 0 असे समजणे.

CET सापळा

ΔS_विश्व > 0 हवे; निकायाचा ΔS ऋणही असू शकतो.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "गोंधळ वाढतो = S वाढतो".

फरक ओळखा

बदलΔS
वितळणे+22.0
उकळणे+109.1
वायू दुप्पट V+5.76

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1एन्ट्रोपी म्हणजे?
  2. 2दुसरा नियम सांगा.
  3. 3तिसरा नियम सांगा.
मध्यम
  1. 4बर्फ वितळणे ΔS ?
  2. 5पाणी उकळणे ΔS ?
  3. 61 mol वायू V दुप्पट ΔS ?
आव्हानात्मक
  1. 7ΔS_surr चे सूत्र.
  2. 8N₂ + 3H₂ ⇒ 2NH₃ ΔS चे चिन्ह.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1अव्यवस्थेचे माप.
  2. 2ΔS_विश्व > 0.
  3. 30 K वर S = 0.
  4. 422.0 J K⁻¹ mol⁻¹.
  5. 5109.1 J K⁻¹ mol⁻¹.
  6. 65.76 J K⁻¹.
  7. 7–ΔH/T.
  8. 8ऋण (मोल कमी).

गिब्स ऊर्जा आणि उत्स्फूर्तता

रोजच्या जीवनातून

उतारावरून चेंडू आपोआप खाली येतो — रासायनिक अभिक्रियाही ΔG कमी होण्याकडे जातात.

सोपी व्याख्या

ΔG = ΔH – TΔS. ΔG < 0 उत्स्फूर्त; ΔG = 0 समतोल; ΔG > 0 नाही. ΔG° = –RT ln K = –nFE°.

गिब्सगिब्स ऊर्जा : ΔG = ΔH – TΔST (K)ΔG0465 Kउत्स्फूर्त (ΔG < 0)नाहीN₂ + 3H₂ → 2NH₃ΔH = –92.4 kJΔS = –198.7 J/K298 K : ΔG = –33.2 kJΔH –, ΔS +नेहमी उत्स्फूर्तΔH +, ΔS –कधीच नाहीΔH –, ΔS –कमी T ला उत्स्फूर्तΔH +, ΔS +जास्त T ला उत्स्फूर्तΔG° = –RT ln K = –2.303 RT log K = –nFE°ΔG° = –5.7 kJ/mol, 298 K ⇒ log K = 1.0 ⇒ K ≈ 10

आकृतीत : ΔG विरुद्ध T.

Live आकृती

गिब्स ऊर्जा आणि उत्स्फूर्तता

ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.

ॲपमध्ये उघडा

नियम 1 : चार प्रकार — ΔH –, ΔS + ⇒ नेहमी उत्स्फूर्त. ΔH +, ΔS – ⇒ कधीच नाही. ΔH –, ΔS – ⇒ कमी T. ΔH +, ΔS + ⇒ जास्त T.

  • सोपे : बर्फ वितळणे : ΔH +, ΔS + ⇒ जास्त T.
  • मध्यम : दहन : ΔH –, ΔS + ⇒ नेहमी.
  • परीक्षेसाठी : NH₃ : ΔH –, ΔS – ⇒ कमी T.

नियम 2 : संक्रमण तापमान — ΔG = 0 वर T = ΔH/ΔS. N₂ + 3H₂ ⇒ 2NH₃ : 92.4 ÷ 0.1987 = 465 K.

  • सोपे : 298 K : ΔG = –33.2 kJ.
  • मध्यम : 465 K च्या वर उत्स्फूर्त नाही.
  • परीक्षेसाठी : पण दर कमी ⇒ उत्प्रेरक.

नियम 3 : ΔG° आणि K — ΔG° = –2.303 RT log K. ΔG° = –5.7 kJ/mol, 298 K ⇒ log K = 1.0 ⇒ K ≈ 10. ΔG° = –nFE°.

  • सोपे : ΔG° ऋण ⇒ K > 1.
  • मध्यम : ΔG° = 0 ⇒ K = 1.
  • परीक्षेसाठी : ΔG° धन ⇒ K < 1.

गणना : ΔH = –92.4 kJ, ΔS = –198.7 J/K, T = 298 K

  • पायरी 1 : TΔS = 298 × (–0.1987) = –59.2 kJ.
  • पायरी 2 : ΔG = –92.4 – (–59.2) = –33.2 kJ.
  • पायरी 3 : ऋण ⇒ उत्स्फूर्त; ΔG = 0 वर T = 465 K.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) उत्स्फूर्त साठी? 1) ΔG < 0 2) ΔG > 0 3) ΔG = 0 4) ΔS < 0 — उत्तर : 1).
  • CET 2) ΔH +, ΔS + ⇒ उत्स्फूर्त कधी? 1) जास्त T 2) कमी T 3) नेहमी 4) कधीच नाही — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: रासायनिक उद्योग, बॅटरी, चयापचय.

लक्षात ठेवा

ΔG = ΔH – TΔS; ΔG° = –RT ln K; T = ΔH/ΔS.

सामान्य चूक

ΔS ला J मध्ये आणि ΔH ला kJ मध्ये मिसळणे.

CET सापळा

ΔS J K⁻¹ ला 1000 ने भागून kJ मध्ये आणा.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "गिब्स = H वजा TS".

फरक ओळखा

ΔHΔSउत्स्फूर्त
–+नेहमी
+–कधीच नाही
––कमी T
++जास्त T

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1ΔG = ΔH – TΔS स्पष्ट करा.
  2. 2चार प्रकार लिहा.
  3. 3संक्रमण तापमान काढा.
मध्यम
  1. 4ΔG° आणि K संबंध.
  2. 5ΔG = –33.2 कसे?
  3. 6ΔG° = –5.7 kJ ⇒ K ?
आव्हानात्मक
  1. 7ΔG = 0 म्हणजे?
  2. 8ΔG° = –nFE° कुठे वापरतात?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1ΔH आणि TΔS चा समतोल.
  2. 2(–,+), (+,–), (–,–), (+,+).
  3. 3ΔH/ΔS.
  4. 4ΔG° = –2.303 RT log K.
  5. 5–92.4 + 59.2.
  6. 6≈ 10.
  7. 7समतोल.
  8. 8विद्युत घटात.

संपूर्ण धड्याची झटपट उजळणी

संकल्पनामहत्त्वाचे सूत्र / तथ्य
पहिला नियमΔU = q + w
कार्यw = –P_ext ΔV
एन्थॅल्पीΔH = ΔU + Δn_g RT
हेसΣ उत्पाद – Σ अभिकारक
एन्ट्रोपीΔS = q_rev/T
दुसरा नियमΔS_univ > 0
गिब्सΔG = ΔH – TΔS
ΔG° आणि KΔG° = –2.303 RT log K
Live आकृती

🚀 संपूर्ण धड्याची झटपट उजळणी

ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.

ॲपमध्ये उघडा

🎯 परीक्षेसाठी सर्वाधिक महत्त्वाचे मुद्दे

  • निकाय, अवस्था फलन.
  • कार्य, उष्णता.
  • पहिला नियम.
  • एन्थॅल्पी, प्रावस्था.
  • हेसचा नियम.
  • एन्ट्रोपी.
  • गिब्स ऊर्जा.
अभ्यासाचा मंत्र

आधी संकल्पना समजा → सूत्र लक्षात ठेवा → उदाहरण सोडवा → स्वतः प्रश्न सोडवा.