Funciones Termodinamicas

Ciencia de los Materiales y Metalurgia Maestría en Filosofía, Modelado de Materiales,
MP4 curso, Termodinámica y diagramas de fase, HKDH Bhadeshia

Conferencia 1: LAS FUNCIONES TERMODINÁMICAS
Lista de símbolos

Símbolo Significado
Ce coeficiente electrónico de calor específico
CP Capacidad de calor específico a presión constante
CμP Componente magnético de la capacidad térmicaespecífica
CV Capacidad de calor específico a volumen constante
CLV Debye función de calor específico
G Energía libre de Gibbs
H Entalpia
P Presión
q La cantidad de calor
S La entropía
T Temperatura absoluta
TD Temperatura de Debye
U Energía interna
V Volumen
W Trabajo realizado por un sistema cerrado
WD Debye frecuencia






ENERGÍA INTERNA YENTALPÍA

Termodinámica clásica tiene una estructura formal que sirve para organizar conocimientos y establecer relaciones entre cantidades bien definidas. Es en este contexto que extensas observaciones se toman a implica que la energía se conserva. Por lo tanto, el cambio en la energía interna ∆U de un sistema cerrado está dada por:



Donde q es el calor transferido en el sistema y W es eltrabajo realizado por los
el sistema. La convención de signo histórico es que el calor agregado y trabajar
realizado por el sistema son positivos, mientras que el calor desprendido y el trabajo realizado en el sistema son negativos. Ecuación 1 puede ser escrita en diferencial como formar



Para el caso especial en que el sistema funciona en contra de una constante
presión atmosférica, estase convierte en:



Donde P es la presión y V el volumen.

La capacidad de calor específico de un material es una indicación de su capacidad para absorber o emitir calor durante un cambio de unidad en la temperatura. Se define formalmente como dq/dT; desde dq = dU + PdV, la capacidad calorífica específica medida a volumen constante está dada por:




Es conveniente definir una nuevafunción de H, la entalpía del sistema:



Un cambio en la entalpía tiene en cuenta el calor absorbido en constante
presión, y el trabajo realizado por el término P∆V. La capacidad calorífica específica medida a presión constante es por lo tanto igual a:




El conocimiento de la capacidad de calor específico de una fase, como una función de temperatura y presión, permite el cálculo de loscambios en la
entalpía de esa fase cuando la temperatura se altera:





ENTROPÍA Y ENERGÍA LIBRE

Entalpía no es el único parámetro termodinámico a cambiar con
temperatura y por lo tanto no es un indicador suficiente de si una reacción puede ocurrir espontáneamente.

Considere lo que sucede cuando un volumen de gas ideal se abre
al espacio evacuado (Fig. 1). El gas se expande enel espacio evacuado
sin ningún cambio en la entalpía, ya que para un gas ideal es la entalpía
independiente de separación interatómica. El estado en el cual el gas es uniformemente disperso es mucho más probable que el estado ordenado en el


que se tiene particiones. Esto se expresa en términos de una función termodinámica llamada entropía S, el estado ordenó que tenga una entropía baja. Enausencia de un cambio de entalpía, una reacción puede ocurrir espontáneamente si se conduce a un aumento en la entropía (es decir i.e.∆S >0).El cambio de entropía en un
proceso reversible se define como:














La figura. 1: Dos cámaras isotérmicas a temperatura idéntica, una que contiene un gas ideal a una presión determinada P, y el otro evacuado. Se espera que silas cámaras están conectadas, a continuación, el gas fluirá en la cámara evacuada con el fin de igualar la presión. El caso inverso, en el que todos los átomos de la mano derecha lado por el movimiento de oportunidad en la cámara de izquierda, es poco probable que se produzca.





Es evidente que ni la entalpía ni el cambio de entropía puede ser
utilizada de forma aislada como indicadores...