Fisicoquimica

UNIVERSIDAD NACIONAL DE
INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL

Curso: Fisicoquímica I

 EQUILIBRIO MATERIAL
 PROPIEDADES TERMODINÁMICAS DE SISTEMAS
FUERA DEL EQUILIBRIO
Ing. Alex Pilco

INTRODUCCIÓN
 Las leyes de la termodinámica de orden cero, primera y segunda
nos dan las funciones de estado T, U y S.
 La segunda ley nos permite determinar si un proceso dado esposible.
 Un proceso que disminuya Suniv no puede ocurrir; uno que aumente
Suniv es posible e irreversible.
 Los procesos reversibles son aquellos para los que ΔSuniv=0.
 Los procesos reversibles son factibles en principio pero difíciles de
realizar en la práctica.

Nuestro objetivo en este tema es usar el criterio entrópico para
obtener condiciones específicas para el equilibriomaterial en un
sistema aislado

Ing. Alex Pilco

EQUILIBRIO MATERIAL
Equilibrio material
En cada fase de un sistema cerrado,
el número de moles de cada sustancia
presente no varía a lo largo del tiempo.

Equilibrio químico (de reacción)
Es el equilibrio con respecto a la conversión
de un conjunto de especies químicas en otro
conjunto.

Equilibrio de fases
Es el equilibrio con respectoal transporte
de materia entre las fases del sistema
sin conversión de una especie en otra

Función de Helmholtz
Para facilitar la discusión del
equilibrio material se introduce
dos nuevas funciones de estado

Ing. Alex Pilco

A U TS

Función de Gibbs
G H TS

PROPIEDADES TERMODINÁMICAS DE SISTEMAS FUERA DEL
EQUILIBRIO (NO ESTAN EN EQUILIBRIO TERMODINÁMICO)
Sistema que no está enequilibrio de fases: Sistema que consiste
inicialmente en un cristal muy grande de NaCl separado mediante un
tabique de una disolución insaturada de NaCl en agua, con P y T
fijas. Como U y S son extensivas, tenemos

U

U disol U NaCl

S

Sdisol

S NaCl

(1)

Tabique

P

Disolución
Insaturada
acuosa de
NaCl

NaCl sólido

Ing. Alex Pilco

P

PROPIEDADESTERMODINÁMICAS DE SISTEMAS FUERA DEL
EQUILIBRIO (NO ESTAN EN EQUILIBRIO TERMODINÁMICO)
Ahora se retira el tabique sin fricción. Para hacerlo se necesita sólo
una fuerza infinitesimal y la retirada se hace adiabática y
reversiblemente; Q y W para el proceso de retirar la pared son cero.

P

Disolución
Insaturada
acuosa de
NaCl

NaCl sólido

Para la retirada:
U

0

S

0

P

(2)

Portanto, inmediatamente después de retirar la pared, la ecuación
(1) todavía se cumple. El instante en que el NaCl sólido comienza a
disolverse en la disolución insaturada ya no tenemos equilibrio de
fases.
Ing. Alex Pilco

UNIVERSIDAD NACIONAL DE
INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL

Curso: Fisicoquímica I

ENTROPÍA Y EQUILIBRIO
Ing. Alex Pilco

ENTROPÍA Y EQUILIBRIOSistema aislado
que no está en
equilibrio material:
reacciones químicas
espontáneas o
transporte de materia
entre fases

Estos procesos continúan

Son procesos irreversibles
que aumentan la entropía

Sistema aislado
está en equilibrio
material: reacciones
químicas espontáneas
o transporte de materia
entre fases

La entropía del sistema
alcanza su valor máximo

Ing. AlexPilco

ENTROPÍA Y EQUILIBRIO

Entorno: intercambia
calor y trabajo con el
sistema cerrado
Sistema cerrado:
intercambia calor y
trabajo con su entorno

La condición para el equilibrio
material en el sistema es la
maximización en la entropía
total del sistema más la de su
entorno

Ssist
El sistema cerrado mas el entorno se
puede considerar un sistema aislado
Ing. Alex PilcoSent

es máxima en el equilibrio

ENTROPÍA Y EQUILIBRIO

Puesto que Ssist es máxima
en el equilibrio sólo para un sistema
aislado, la consideración de la entropía
del sistema no nos proporciona
un criterio de equilibrio

Se debe buscar otra función de
estado del sistema para encontrar
un criterio de equilibrio

Ing. Alex Pilco

ENTROPÍA Y EQUILIBRIO
Estudio del equilibrio...