Termodinamica

3. Principios de termodinámica
química
Termodinámica

Estudia los niveles de energía y la transferencia de energía entre
sistemas y
entre diferentes estados de la materia.
Termodinámica

En petrogénesis se aplica principalmente al estudio de reacciones químicas y cambios
de estado de la materia que inevitablemente involucran cambios de energía.

La Tierra es un sistema dinámico,donde sus componentes son
transportados y cambian de forma y
composición mediante una serie de
procesos como
Fusión
Disolución
Vaporización
Cristalización
Precipitación

Los métodos de termodinámica química emplean para
 Predecir la manera en que los sistemas de formación de rocas responden a cambios
en presión, temperatura y composición química.
 Interpretar la P, T y composiciónquímica de formación de sistemas antiguos a partir
de la composición química de rocas, minerales, vidrio, etc.

Por lo menos en principio, podemos emplear la termodinámica para predecir:
 A que temperatura fundirá una roca y cual será la
composición del líquido generado.
 La secuencia de minerales que cristalizará para
formar una roca ígnea a partir de un líquido.
 Los minerales nuevos quese formarán cuando en
esa roca ocurran procesos metamórficos.
 Los minerales y la composición de las soluciones
que se forman cuando una roca se intemperiza

La termodinámica solamente es útil cuando se aplica a sistemas
en equilibrio.
Si un sistema en equilibrio es perturbado, la termodinámica puede predecir el nuevo
estado de equilibrio, pero no puede predecir como, que tan rápido o sise alcanzará
ese estado de equilibrio.

Definiciones
SISTEMA
Cualquier parte del universo que se desea estudiar.
La posición exacta de las fronteras del sistema se fija de
acuerdo al problema que se desea estudiar.
Un sistema puede ser por ejemplo un grupo de átomos,
de minerales o de rocas.
Los cambios que ocurren en el sistema pueden o no
involucrar interacción con el entorno.Sistema aislado
Tienen energía y masa constante debido a que sus
fronteras son
- rígidas, por lo que no permiten el intercambio de
energía mecánica;
- perfectamente aisladas, impidiendo el flujo de calor;
- impermeables al intercambio de materia.
Estos sistemas no ocurren en la naturaleza, sin embargo
son importantes porque las reacciones que ocurren en
sistemas aislados son aquellas que nopueden liberar o
absorber calor o cualquier otra forma de energía.

Sistema cerrado
Transferencia de energía hacia dentro o hacia afuera del sistema; no hay
intercambio de materia.
Tienen masa y composición constante, pero niveles de energía variables.
Como el intercambio de materia es un proceso lento, aquéllos procesos que
ocurren en corto tiempo (p. ej. el enfriamiento de un dique) sepueden
considerar como sistemas cerrados.

Sistema abierto
Transferencia tanto de energía como de materia hacia dentro o hacia afuera
del sistema.
El sistema puede estar abierto a una especie o varias especies químicas.
La mayoría de los sistemas geológicos son abiertos, al menos en el contexto
de la larga duración que pueden tener.

Sistema adiabático
Categoría especial de los sistemasaislados en el cual no hay intercambio de
calor con el entorno, pero se puede transferir energía a través de las fronteras
del sistema en forma de trabajo.
Una pluma del manto o un cuerpo de magma que asciende y se descomprime,
se enfría mientras que se expande hacia el entorno y realiza un trabajo
expansivo (PV). Muy poco calor es conducido al entorno debido a que la tasa
de conducción decalor es baja.

FASE
Cuerpo homogéneo de materia (sólido, líquido o gas) con fronteras definidas hacia otras
fases, y que puede ser separado mecánicamente de las otras fases. Un sistema puede estar
compuesto por una fase (sistema homogéneo) o por dos o más fases (sistema heterogéneo).
P. ej. todos los cristales de olivino en una roca constituyen la fase olivino; una solución de sal
o...