Electrolisis del agua

Electrólisis del Agua
El agua (H2O), por medio de la energía suministrada por una batería, se puede disociar en moléculas diatómicas de hidrógeno (H2) y oxígeno (O2). Este proceso es un buenejemplo de la aplicación de los cuatro potenciales termodinámicos.

La electrólisis de una mol de agua, produce una mol de gas hidrógeno y media mol de gas oxígeno en sus formas normales diatómicas. Undetallado análisis del proceso, muestra el uso de los potenciales termodinámicos y la primera ley de la termodinámica. Se supone que este proceso se lleva a 298ºK., y una atmósfera de presión, y losvalores relevantes se han tomado de una tabla de propiedades termodinámicas.
Cantidad
H2O
H2
0,5 O2
Cambio
Entalpía
-285,83 kJ
0
0
ΔH = 285,83 kJ
Entropía
69,91 J/K
130,68 J/K
0,5 x 205,14J/K
TΔS = 48,7 kJ
El proceso debe proveer la energía para la disociación, mas la energía para expandir los gases producidos. Ambos están incluidos en el cambio deentalpía de la tabla de arriba. A latemperatura de 298ºK y una atmósfera de presión, el trabajo del sistema es
W = PΔV = (101,3 x 103 Pa)(1,5 moles)(22,4 x 10-3 m3/mol)(298K/273K) = 3715 J
Como la entalpía H= U+PV, el cambio enla energía interna U es por tanto
ΔU = ΔH - PΔV = 285,83 kJ - 3,72 kJ = 282,1 kJ
Este cambio en la energía interna, debe estar acompañado por la expansión de los gases producidos, por lo que el cambio enla entalpía representa la energía necesaria para llevar a cabo la electrólisis. Sin embargo, no es necesario poner este monto total, en forma de energía eléctrica. Puesto que laentropía aumenta en elproceso de disociación, la cantidad TΔS puede ser proporionada por el medio ambiente a la temperatura T. La cantidad que debe ser suministrada por la batería, es realmente el cambio en la energíalibre de Gibbs:
ΔG = ΔH - TΔS = 285.83 kJ - 48.7 kJ = 237,1 kJ
Como el resultado del proceso de electrólisis es un aumento de la entropía, el medio ambiente "ayuda" al proceso contribuyendo con una...