Buharlaşma Entropisi

Katı bir madde eridiğinde veya kaynadığında moleküler düzenin değişmesi nedeniyle entropide değişme meydana gelir. Örneğin madde buharlaştığında yoğun fazdaki madde daha geniş bir yere dağılmış olur. Katı bir maddenin entropisi, erimesiyle artar ve ayrıca sıvının gaza faza geçişiyle daha fazla artış gösterir.
Tüm sıvılar için, buharlaşma ısısının normal kaynama noktasındaki mutlak sıcaklık skalasındaki sıcaklığına bölünmesiyle elde edilen değer yaklaşık olarak aynıdır. Bu 1884 de F. Trouton tarafından yarı deneysel çalışmalar sonucu genelleştirilmiştir ve Trouton Yasası olarak bilinir. Trouton yasası, normal kaynama noktasında herhangi bir sıvının bir 1 molü buharlaştığında entropi artışının aynı miktarda değiştiğini söyler.
DHbuh./T=DSbuh.
Buharlaşma entropi değeri yaklaşık olarak 88 J K-1 mol-1 civarındadır. Bazı türler için değerler aşağıdaki tabloda verilmiştir.
İki tip madde grubu yasadan sapma gösterir. Bunlardan ilki helyum, hidrojen gibi normal kaynama noktaları düşük olan maddelerdir. Bu maddeler için DSbuh. ortalama değerden oldukça düşüktür. Yasaya uymayan ikinci grup maddeler ise sıvı veya buhar fazında assosiye olan türlerdir. Örneğin asetik asit buharlaştığında buhar fazında büyük oranda moleküller dimer halde bulunurlar.
CH4 gibi bazı moleküller için, dönme ve titreşim hareketlerinin entropiye katkıları ihmal edilebilecek büyüklüktedir. Öte yandan gaz haldeki CCl4 in entropi değerinin yarısı bu hareketlerin katkısı ile ortaya çıkar. Fakat her iki molekül de Trouton Yasasına uyar. Bu nedenle faz değişimi sırasında dönme ve titreşim entropilerinde büyük değişim meydana gelmediğini söyleyebiliriz. Trouton-kanunu entropi değerine asıl katkı, öteleme entropisindeki değişimden kaynaklanır. Öteleme entropisi R ln V terimini kapsar.
Sıvı moleküllerinin hareket ettikleri hacim serbest hacim (free volume), Vf olarak adlandırılır. Buharlaşma sonucu entropi değişimi
DSbuh. = Sv - Sf = R ln (Vv/Vf)
Buradan değer yaklaşık 88 J K-1 mol-1 olarak elde edilir.



E l e k t r o n i k    K a y n a k l a r


Joule's Law

Joule's Mechanical Equivalent of Heat Apparatus

Joule's Equivalent

James Prescott Joule (1818 - 1889)