Termodinámica: entalpía, entropía y energía libre de Gibbs (resumen)
Resumen
El documento resume conceptos básicos de termodinámica: la primera ley de conservación de la energía, la entalpía (H) y el signo de ΔH en procesos endotérmicos y exotérmicos. También define la entropía (S) como medida del desorden, distingue procesos espontáneos, no espontáneos, reversibles e irreversibles, y explica la energía libre de Gibbs (G) como criterio de espontaneidad.
Puntos clave
- Primera ley: la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma y se conserva.
- La entalpía (H) es la energía calorífica de una sustancia; en un proceso endotérmico ΔH > 0 y el sistema absorbe calor.
- En un proceso exotérmico ΔH < 0 y el sistema libera calor al entorno.
- La entropía (S) mide el desorden de un sistema a nivel atómico y es una función de estado.
- Según la segunda ley, la entropía del universo aumenta en un proceso espontáneo.
- La energía libre de Gibbs (G) indica espontaneidad: ΔG 0 no espontáneo y ΔG = 0 equilibrio.
1. Primera Ley de la Termodinámica
La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma y se conserva.
2. ¿Qué es la entalpía?
Es la cantidad de energía calorífica de una sustancia y la designamos con la letra H.
3. En un proceso endotérmico
a. ¿Qué valor toma la entalpía?
Es mayor que cero (ΔH > 0).
b. ¿El sistema absorbe o libera calor?
El sistema absorbe calor Q(+).
4. Si la entalpía es menor que 0 (ΔH < 0)
a. ¿Qué proceso representa?
Representa un proceso exotérmico.
b. ¿El sistema absorbe o libera calor?
El sistema libera calor Q(-).
5. En una ecuación termoquímica, ¿qué representa el signo negativo de la entalpía?
Representa un proceso exotérmico, porque el sistema pierde calor y lo libera al entorno.
6. ¿Qué es la entropía?
Mide el desorden de un sistema a nivel atómico y la designamos con la letra S.
7. ¿Qué es un proceso espontáneo reversible?
Un proceso espontáneo es aquel que ocurre de manera natural y en una sola dirección. Al ser reversible, significa que puede regresar al mismo estado inicial.
Ejemplo: Cuando la entropía de la reacción es igual a 0, esta es espontánea y reversible; de igual manera ocurre con la energía libre de Gibbs.
8. Definiciones de procesos
- Proceso espontáneo: Ocurre de manera natural y en una sola dirección.
- Proceso no espontáneo: Ocurre de una manera no natural; existe una intervención y son de una sola dirección.
- Proceso reversible: Puede ir y regresar de un estado en ambas direcciones.
- Proceso irreversible: Ocurre en una dirección única y no puede invertirse por sí solo.
9. ¿Por qué la entropía es una función de estado?
Porque no depende del camino recorrido; solo depende del estado inicial y del estado final.
11. ¿Qué indica la segunda ley de la termodinámica?
La entropía del universo aumenta en un proceso espontáneo y se mantiene en equilibrio.
12. ¿Qué representa el valor de S?
- a. S mayor que 0 (ΔS > 0): Proceso espontáneo e irreversible.
- b. S menor que 0 (ΔS < 0): Proceso no espontáneo e reversible.
- c. S igual que 0 (ΔS = 0): Proceso en equilibrio.
13. ¿Qué es la energía libre de Gibbs?
Es la energía liberada por un sistema para realizar un trabajo y su símbolo es G.
14. Criterios de espontaneidad según la energía libre de Gibbs
- a. G mayor que 0 (ΔG > 0): Proceso no espontáneo.
- b. G menor que 0 (ΔG < 0): Proceso espontáneo.
- c. G igual a 0 (ΔG = 0): Proceso en equilibrio.
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PDF Word HTMLPreguntas frecuentes
¿Qué significa un proceso exotérmico?
Es un proceso en el que la entalpía es menor que cero (ΔH < 0). El sistema libera calor al entorno.
¿Qué indica ΔG menor que 0?
Indica que el proceso es espontáneo, según el criterio de la energía libre de Gibbs.
¿Qué diferencia hay entre proceso espontáneo y reversible?
Un proceso espontáneo ocurre de manera natural y en una sola dirección. Un proceso reversible puede regresar al estado inicial en ambas direcciones.
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