¿Por qué unos procesos ocurren en un sentido y no en el contrario? Los cambios espontáneos no necesitan ser rápidos
Procesos espontáneos Proceso espontáneo: es aquel que tiende a ocurrir sin intervención de una influencia externa.
Proceso no espontáneo: Sólo ocurre con la intervención de una influencia externa
Los cambios espontáneos no necesitan ser rápidos
El sentido del proceso espontáneo puede depender de la temperatura. (Gp:) Espontáneo T>0oC (Gp:) Espontáneo T<0oC
En cualquier proceso espontáneo, el camino entre el estado inicial y el final es irreversible A T=0oC el sistema se encuentra en equilibrio, Ninguna es espontánea, proceso es reversible
La primer ley de la termodinámica establece que si se produce una reacción , la energía total de universo (sistema que reacciona y su entorno) permanece constante. No explica porqué algunas reacciones tienen tendencia a ocurrir y otras no Surge la necesidad de una segunda ley de la termodinámica.
¿Cuál es el patrón común de todo cambio espontáneo? El metal caliente se enfría a medida que la energía de sus átomos que vibran se propaga hacia el entorno Las moléculas de un gas con movimientos aleatorios difunden en un recipiente, es poco probable que se reúnan en una esquina La energía y la materia tienden a volverse mas desordenadas El desorden se expresa por medio de una cantidad termodinámica llamada ENTROPÍA (S)
Cuanto mas desordenado es el sistema, mayor es su entropía
ENTROPÍA (S) La entropía es una función termodinámica que es una medida del desorden del sistema.
La entropía es una función de estado. Como ocurre con la energía interna, lo importante son las variaciones de entropía. La variación de entropía dS de un sistema cuando pasa de un estado a otro se define por al expresión: Si se transfiere gran cantidad de calor se produce mucho desorden en el sistema Para una determinada transferencia de energía, se espera un mayor cambio en el desorden cuando la temperatura es baja que alta. ENTROPÍA (S) La entropía es una función termodinámica que es una medida del desorden del sistema.
La entropía es una función de estado. DEFINICION
es el calor que debe añadirse al sistema siguiendo un proceso reversible para pasar del estado inicial al estado final. dqrev – Si se añade calor al sistema, dqrev >0 ? ?S > 0 – Si se extrae calor del sistema, dqrev <0 ? ?S < 0
Unidades de entropía: energía/temperatura(Kelvin) O energía/(masa . temperatura(Kelvin))
Unidades SI: Joule/K (J/K) 1 cal = 4,184 J Caloria/K (cal/K)
La segunda ley introduce una nueva función de estado:
Entropía (S)
Segunda ley de la termodinámica:
“En todo proceso espontáneo (irreversible), la entropía del universo aumenta.
“En todo sistema en equilibrio, la entropía del universo permanece constante”.
Segunda ley de la termodinámica
Cambios Globales de Entropía DSuniverso = DSsistema + DSentorno El sistema real y su entorno constituyen un “sistema aislado”. Otra forma de definir la segunda ley de la termodinámica es decir: “La entropía de un sistema aislado aumenta en cualquier proceso espontaneo” (Gp:) Sistema aislado, Universo (Gp:) Sistema de interés
La entropía del universo como criterio de espontaneidad DS universo < 0 Indica proceso no espontáneo DS universo > 0 Indica proceso espontáneo DS universo = 0 Indica proceso reversible
Cambios Globales de Entropía Proceso espontáneo: DSuniverso = DSsistema + DSentorno > 0
Cambios Globales de Entropía Proceso reversible: DSuniverso = DSsistema + DSentorno = 0
(Gp:) sistema (Gp:) entorno
Cálculo del cambio de entropía DSuniverso = DSsistema + DSentorno
Sustancia Pura Reacción Química Gases Ideales Líquidos y Sólidos
Hasta ahora hablamos de cambios de entropía de una sustancia. Sin embargo la entropía es una medida del desorden y es posible imaginar un estado de materia perfectamente ordenado, sin desorden posicional ni térmico, a T=0 K. Surge así una escala absoluta en la entropía y la tercer ley de la termodinámica. Interpretación molecular de la Entropía Tercer Ley de la Termodinámica Las entropías de todos los cristales perfectos se aproximan a cero a medida que la temperatura absoluta se aproxima a cero Ssistema = kB. ln W kB = R / N kB = 1,38 x 10-23 J/K Fórmula de Boltzmann, entropía estadística W = número de modos que pueden disponerse los átomos o moléculas en una muestra y aún ásí dar la misma energía total (microestado)
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