Material didáctico de equilibrio y cinética.

Notas del Curso
Equilibrio Termodinámico

Milton Medeiros

Departamento de Fisicoquímica, Facultad de Química
Universidad Nacional Autónoma de México

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Contenido
1.

Notas de Curso Equilibrio Termodinámico

Condiciones y Criterios de Equilibrio y Espontaneidad ................................................................................................ 1

1.1.

Tipos deestados de equilibrio ........................................................................................................................................ 2

1.5.

La Ecuación fundamental de la termodinámica – Sistemas abiertos ........................................................... 10

1.2.

1.3.
1.4.

1.6.
1.7.
1.8.

1.9.
2.

1.10.
1.11.

Paredes y Procesos.............................................................................................................................................................. 3
Caracterización del Estado de Equilibrio – Sistemas Cerrados......................................................................... 6

La Ecuación fundamental de la termodinámica – Sistemas cerrados............................................................ 9

El Potencial Químico y el Equilibrio Material ......................................................................................................... 13
Ejemplos cotidianos – dependencias de µ con T, p y x ....................................................................................... 19
La ecuación fundamental integrada – La forma de Euler.................................................................................. 20

Paréntesis Matemático – La ecuación fundamental ............................................................................................ 22
El potencial químico de una substancia en gas ideal ...................................................................................... 25
El problema general de la Termodinámica –Regla de las Fases de Gibbs ............................................ 27

Ejercicios .............................................................................................................................................................................................. 30
Diagramas de Fase de Substancia Pura.............................................................................................................................. 33

2.1.
2.2.
2.3.

Substancia Pura, 1 fase .................................................................................................................................................... 33
Dos fases en equilibrio – La ecuación de Clapeyron ............................................................................................ 33Cuantificando la dependencia p(T) – La ecuación de Clausius-Clapeyron ................................................. 41

Ejercicios .............................................................................................................................................................................................. 43

Tipos de estados de equilibrio

1. Condiciones y Criterios deEquilibrio y Espontaneidad

1

La termodinámica clásica que será abordada en este curso, está definida solamente para estados donde el
sistema en estudio satisface las siguientes condiciones (estados de equilibrio):
Para un sistema totalmente aislado de sus alrededores, las propiedades
macroscópicas de las fases homogéneas que componen el sistema asumen
valores constantes e independientesdel tiempo y posición en la fase
homogénea.

La ciencia termodinámica asume que tales estados existen y que un sistema puede ser totalmente aislado.
Regresaremos a esta última afirmación cuando definamos paredes y veremos que, estrictamente hablando,
esto es imposible. Esta idealización, sin embargo, conduce a un acercamiento bastante bueno para la
descripción de los sistemas termodinámicos....