Spontan processdefinition och exempel

I ett system, vare sig det är kemi, biologi eller fysik, finns det spontana processer och icke-spontana processer.

En spontan process är en som sker på egen hand, utan någon energi ingång från utsidan. Till exempel kommer en boll att rulla nerför en lutning; vatten kommer att rinna nedåt; is smälter i vatten; radioisotoper förfaller; och järn rostar. Ingen intervention krävs eftersom dessa processer är termodynamiskt fördelaktiga. Med andra ord, den initiala energin är högre än den slutliga energin.

Observera att hur snabbt en process sker inte har någon betydelse för huruvida den är spontan eller inte: Det kan ta lång tid innan rost blir uppenbar, men ändå kommer det att utvecklas när järn utsätts för luft. En radioaktiv isotop kan förfalla omedelbart eller efter miljoner eller till och med miljarder år; ändå kommer det att förfalla.

Det omvända av en spontan process är en icke-spontan process: Energi måste tillsättas för att en ska kunna uppstå. Till exempel rost omvandlas inte tillbaka till järn på egen hand; en dotterisotop kommer inte att återvända till sitt moderläge.

Förändringen i Gibbs fri energi eller Gibbs-funktionen kan användas för att bedöma spontaniteten i en process. Vid konstant temperatur och tryck är Gibbs-ekvationen ΔG = ΔH - TΔS, där ΔH är förändringen i entalpi, ΔS är förändringen i entropi, och ΔG är mängden ledig eller tillgänglig energi. När det gäller resultaten:

• Om isG är negativ är processen spontan;
• Om isG är positiv, är processen nonspontan (men skulle vara spontan i omvänd riktning);
• Om ΔG är noll, är processen i jämvikt och ingen nettoförändring sker över tiden.