criterios de eqquilibrio y estabilidad

4.2 Criterios de equilibrio y estabilidad
Sistema aislado
-Sistema isoentrópico-isócoro cerrado
-Sistema isoentrópico-isobárico cerrado
-Sistema isotérmico-isobárico cerrado
-Sistema isotérmico-isócoro cerrado
 
La Termodinámica estudia los estados de equilibrio e indirectamente los procesos que conectan esos estados, pasando o no por los estados de equilibrio. Desde un punto de vistafísico, el Principio de Máxima Entropía establece la condición de equilibrio para sistemas aislados: el estado de equilibrio es el estado de máxima entropía compatible con las ligaduras existentes.
Cuando un sistema está aislado y se le deja evolucionar un tiempo suficiente, se observa que las variables termodinámicas que describen su estado no varían. La temperatura en todos los puntos del sistemaes la misma, así como la presión. En esta situación se dice que el sistema está en equilibrio termodinámico.
En cualquier proceso la energía del universo se conserva (1er Principio de la Termodinámica). Por otra parte una transformación macroscópica sólo puede tener lugar si la entropía del universo aumenta (2do Principio de la Termodinámica)
Si la S del universo permanece constante no hay uncambio macroscópico, el sistema y los alrededores permanecen en equilibrio o cuasi equilibrio.
∆S universo > 0 proceso espontáneo o irreversible
∆S universo = 0 sistema en equilibrio o proceso reversible
Sistema aislado, es aquel que no intercambia ni materia ni energía con su entorno. Un ejemplo de este clase podría ser un gas encerrado en un recipiente de paredes rígidas lo suficientementegruesas (paredes adiabáticas) como para considerar que los intercambios de energía calorífica[3] sean despreciables, ya que por hipótesis no puede intercambiar energía en forma de trabajo.
Si un sistema aislado no se encuentra en equilibrio, evolucionará espontáneamente aumentando su entropía


Sistema cerrado. Es el que puede intercambiar energía pero no materia con el exterior. Multitud desistemas se pueden englobar en esta clase. El mismo planeta Tierra puede considerarse un sistema cerrado. Una lata de sardinas también podría estar incluida en esta clasificación.
En un sistema cerrado que no se encuentra en equilibrio, los procesos tienen lugar de forma que:
dS universo = dS sistema + dS alrededores = dS sistema > 0
Para evitar calcular la dS alrededores, y centrarnos sólo enlo que ocurre en el sistema, podemos suponer que los alrededores son tan grandes que cualquier transferencia de energía desde o hacia el sistema no modifica su temperatura.
Transformaciones en sistemas cerrados con temperatura y volumen constantes
En algunos casos resulta cómodo emplear una nueva función termodinámica, A=función de trabajo, o energía de Helmholtz, y analizar su evolución en elproceso.
Esta función se introduce de modo muy sencillo si consideramos que y por tanto
y al reagrupar términos  es a la combinación de funciones de estado (U-TS) a la que se denomina Energía de Helmholtz.
. A= U – TS
La cual es una propiedad extensiva debido a que U y S también lo son, como A es una combinación de funciones de estado es también una función de estado y portanto esta definida para cualquier sistema en equilibrio y sus unidades son de energía, es decir , los joules.
Por tanto se puede estudiar la evolución de cualquier sistema cerrado considerando que siempre debe cumplirse que:
Si la T permanece constante, dT =0 y por tanto 
Si además de la T, el V permanece constante y sólo hay trabajo mecánico P-V, dT = 0 dV = 0 y por tanto
En unsistema cerrado que experimente un proceso espontáneo con T y V constantes, la energía de Helmholtz disminuye hasta alcanzar un valor mínimo en el equilibrio
Transformaciones en sistemas cerrados con temperatura y presión constantes
Se emplea una nueva función termodinámica: Energía de Gibbs , al igual que la energía de Helmholtz es una propiedad extensiva, propiedad de estado y sus unidades son...