ensayo3

An introduction to materials engineering and science
Capitulo 2
La letra U se utilizará para representar la energía interna de un sistema. La energía interna de un sistema es la suma de la microscópica cinética y potencial de las energías de las partículas. La energía cinética es la energía debido al movimiento de las partículas, incluyendo la traslación, rotación y vibración. La energíapotencial es la energía debido a la composición. La cantidad U representa el cambio de energía interna del sistema de un estado inicial a un estado final.
La letra E se utilizará para representar la energía total de un sistema. La cantidad E representa el cambio de energía total de un estado inicial a un estado final. La energía total se compone de la energía interna, U, la energía cinética delsistema y la energía potencial del sistema.

La primera ley de la termodinámica:
∆U + ∆Ek + ∆Ep = ±Q ± W
Donde Q es el calor transferido entre el entorno y el sistema, y W es el trabajo realizado.

Entalpía.

Una cantidad estrechamente relacionada a la energía interna es la entalpia, H. También tiene unidades de joules y se define como la energía interna más la presión – volumen de producto, PV.Al igual que en la mayoría de los casos, estamos preocupados con los cambios de energía interna y entalpía de un estado a otro, por lo que es la definición de entalpía para cambios infinitesimales en estado.

dH = dU + d(PV )
Entropía.

Entropía estará representada por la letra S. entropía es una medida de la aleatoriedad o el desorden en un sistema y tiene unidades de J/K. recordar que lasegunda ley de la termodinámica afirma que el cambio de entropía de todos los procesos debe ser positivo.
El diferencial cambio de entropía de un sistema cerrado de un estado a otro es, por definición, directamente proporcional al cambio de calor reversible, dQrev y es inversamente proporcional a la temperatura absoluta, T:




Energía libre.

La energía libre de Gibbs para un sistemacerrado se define en términos de la entalpía y la entropía como:
G = H – TS

Hay que recordar que la función importante de la energía libre de cambiar de un estado a otro es determinar si el proceso es espontáneo, es decir, termodinámicamente favorecido.

Potencial químico.

La cantidad final de termodinámica para revisión es el potencial químico, que se representa con el mu de laletra griega, μ. El potencial químico puede ser definido en términos de la derivada parcial de cualquiera de las cantidades termodinámicas anteriores con respecto al número de moles de la especie i, ni, en constante nj (donde j indica todas las especies que no sea i) y cantidades termodinámicas como se indica:

Equilibrios de fase en sistemas del solo-componente.
Regla de la fase de Gibbs.Una fase se define como una porción homogénea de un sistema que tiene características físicas y químicas uniformes. No necesita ser continuo. Por ejemplo, una bebida carbónica consiste en dos fases: la fase líquida, que es continua, y la fase gaseosa, que se dispersa en la fase líquida como burbujas discretas…

Sin embargo, estas seis variables no son todos independientes. Cambiar alguno deellos puede afectar a los demás. Esto puede ser demostrado matemáticamente por asumir que el potencial químico es una función de la temperatura y presión:

μα = μα(Tα, Pα)
μβ = μβ (Tβ, Pβ )

Así, para un sistema de un solo componente que contiene dos fases en equilibrio, que tenemos tres condiciones termodinámicas de equilibrio y cuatro parámetros desconocidos, Tα, Pα, Tβ y Pβ. Si arbitrariamenteasignamos un valor a uno de los parámetros, podemos resolver para los otros tres (tres ecuaciones, tres incógnitas).
Extendamos este análisis para el caso general de C componentes independientes, no reactivos, para que podamos llegar a una conclusión general, muy útil. En lugar de un componente, ahora tenemos C; y en lugar de dos fases (líquidas y sólidas), ahora tenemos un φ y arbitraria....