Αυθόρμητη διαδικασία ορισμού και παραδείγματα

Σε ένα σύστημα, είτε πρόκειται για χημεία, βιολογία ή φυσική, υπάρχουν αυθόρμητες διαδικασίες και μη τυχαίες διαδικασίες.

Μια αυθόρμητη διαδικασία είναι αυτή που συμβαίνει μόνη της, χωρίς καμία ενέργεια είσοδος από έξω. Για παράδειγμα, μια μπάλα θα κυλήσει κάτω μια κλίση? το νερό θα ρέει προς τα κάτω. ο πάγος θα λειώσει σε νερό. ραδιοϊσότοπα θα εξασθενίσουν. και ο σίδηρος θα σκουριάσει. Δεν απαιτείται παρέμβαση επειδή αυτές οι διαδικασίες είναι θερμοδυναμικά ευνοϊκές. Με άλλα λόγια, η αρχική ενέργεια είναι υψηλότερη από την τελική ενέργεια.

Λάβετε υπόψη ότι η ταχύτητα της διαδικασίας δεν επηρεάζει το αν είναι αυθόρμητη: Μπορεί να χρειαστεί πολύς χρόνος για να γίνει η σκουριά προφανής, αλλά θα αναπτυχθεί όταν ο σίδηρος εκτίθεται στον αέρα. Ένα ραδιενεργό ισότοπο μπορεί να αποσυντεθεί άμεσα ή μετά από εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια χρόνια. όμως, θα αποσυντεθεί.

Το αντίστροφο μιας αυθόρμητης διαδικασίας είναι μια μη τυχαία διαδικασία: Πρέπει να προστεθεί ενέργεια για να συμβεί κάποιος. Για παράδειγμα, η σκουριά δεν μετατρέπεται ξανά στο σίδερο μόνο του. ένα κόρη ισότοπο δεν θα επιστρέψει στη μητρική του κατάσταση.

Η αλλαγή στο Η ελεύθερη ενέργεια του Gibbs ή η λειτουργία Gibbs μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εκτιμηθεί ο αυθορμητισμός μιας διαδικασίας. Σε σταθερή θερμοκρασία και πίεση, η εξίσωση Gibbs είναι ΔG = ΔH - TΔS, στην οποία ΔH είναι η μεταβολή της ενθαλπίας, ΔS είναι η μεταβολή της εντροπίας και ΔG είναι η ποσότητα ελεύθερης ή διαθέσιμης ενέργειας. Όσον αφορά τα αποτελέσματα:

• Αν η ΔG είναι αρνητική, η διαδικασία είναι αυθόρμητη.
• Αν η ΔG είναι θετική, η διαδικασία είναι μη αυτοδύναμη (αλλά θα ήταν αυθόρμητη προς την αντίθετη κατεύθυνση).
• Εάν το ΔG είναι μηδέν, τότε η διαδικασία βρίσκεται σε ισορροπία και δεν εμφανίζεται καθόλου καθολική αλλαγή με την πάροδο του χρόνου.