Ensayo equilibrio termodinámico

Resumen
En el presente ensayo se presentan de manera contundente los aspectos generales que abarca al equilibrio termodinámico, así como las características mecánicas, químicas y térmicas que ocurren al llevarse a cabo este, y se explican los fenómenos que ocurren y la manera en que se llevan a cabo.

Introducción
Es un hecho que muchas reacciones no finalizan, sino que proceden hasta ciertopunto y se detienen, dejando cantidades considerables de reactivos inalterados, esto ocurre a ciertas condiciones de presión y temperatura, el punto en el cual una reacción parece detenerse es siempre el mismo.
Cuando una reacción alcanza este estado, se dice que se encuentra en “estado de equilibrio termodinámico”, en este punto, el sistema es incapaz de experimentar espontáneamente algúncambio de estado cuando está sometido a unas determinadas condiciones de contorno, (las condiciones que le imponen sus alrededores). Para ello ha de encontrarse simultáneamente en equilibrio mecánico y equilibrio químico.
Bajo estas condiciones no hay una transformación perceptible en el sistema, y el resultado final es un estado “aparente” de reposo completo. Este equilibrio se designa como“dinámico”, en contraste con el “estático” donde no hay movimiento alguno. Todos los equilibrios físicos y químicos entre estados se consideran de naturaleza dinámica.

1. Equilíbrio Termodinámico
El Equilibrio, es un concepto fundamental de la Termodinámica. La idea básica es que las variables que describen un sistema que está en equilibrio no cambian con el tiempo. Pero esta noción no es suficientepara definir el equilibrio, puesto que no excluye a procesos estacionarios (principalmente varios procesos en que hay flujos) que no se pueden abordar con los métodos de la Termodinámica clásica. En los procesos estacionarios debe haber continuamente cambios en el ambiente para mantener constantes los valores de las variables del sistema. Para excluirlos se usa entonces una definición másrestrictiva: “un sistema está en equilibrio si, y solo si, está en un estado desde el cual no es posible ningún cambio sin que haya cambios netos en el ambiente”.
Cuando se han especificado las variables necesarias para describir al sistema se dice que se ha particularizado el estado del sistema. Un sistema se encuentra en estado definido cuando todas sus propiedades poseen valores específicos. Si a suvez estos valores no cambian con el tiempo, el sistema se dice que está en equilibrio termodinámico, para el cual no existe un flujo de masa o energía.
La Termodinámica clásica se ocupa solamente de sistemas en equilibrio. El equilibrio es una abstracción pues los sistemas reales no están nunca en estricto equilibrio. Pero siempre y cuando las variables que describen al sistema y al ambiente queinteractúa con él no varíen apreciablemente en la escala de tiempo de nuestras mediciones, se puede considerar que el sistema está en equilibrio y aplicarle las consideraciones termodinámicas pertinentes.
El general de un sistema termodinámico en equilibrio queda determinado por los valores de sus cantidades y parámetros intensivos tales como: la presión, la temperatura, concentración etc.Específicamente, el equilibrio termodinámico se caracteriza por tener un valor mínimo en sus potenciales termodinámicos, tales como la energía libre de Helmholtz, es decir, sistemas con temperatura y volumen constantes:
A = U – TS
O la energía libre de Gibbs, es decir, en sistemas caracterizados por tener la presión y la temperatura constantes:
G = H – TS
El proceso que gobierna un sistema hacia elequilibrio termodinámico se denomina termalización. Un ejemplo de este tipo de procesos es el que tiene lugar en un sistema de partículas interactuantes y que se abandona a sus propias influencias. Un sistema tal y como este intercambia energía/momentum entre las partículas que lo constituyen hasta que las variables macroscópicas que definen el sistema permanecen invariables en el tiempo....