Resumen Videos Termodinamica Equilibrio Fases Esiqie J. Antonio Becerra

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas
E.S.I.Q.I.E

Unidad de aprendizaje: Termodinámica del equilibrio de fases

Contenido: Resumen referido a los videos:
* Lección 12: Criterios para los cambios espontáneos.
* Lección 13: La energía libre de Gibbs.
* Lección 18: Equilibrio de fase en un solo componente.

Prof: JoséAntonio Becerra Pérez

Grupo: 21M21

México D.F. a 16 de Agosto de 2012

Para comenzar, la tercera ley de la termodinámica dicta que nunca se puede alcanzar la temperatura de cero grados Kelvin (Cero absoluto), pero también pone en evidencia que a medida que la temperatura de una sustancia se acerca a cero K, la entropía de dicha sustancia se aproxima a cero y en teoría, si existiese unasustancia a cero K, sería un cristal de constitución y orden molecular perfecto.
Si se tiene una sustancia cualquiera en un estado A y cambia a un estado B, puede calcularse su cambio de entropía, cambio de energía interna y su cambio de entalpia sin embargo, estos resultados solo nos indican si el proceso se llevó a cabo o no, pero el signo de estos resultados no son capaces de decirnos con totalseguridad si fue un cambio espontaneo o no.
Manipulando y reacomodando la primera y segunda ley de la termodinámica, podemos llegar a que du + pdV - TdS >0 , esta es la condición general que debe cumplirse para un cambio espontaneo, si se considera que el cambio espontaneo se lleva a cabo en un sistema aislado llegamos a que -TdS >0 para un cambio espontaneo .
Es importante señalar que laentropía de los gases mezclados es más alta que el de un solo gas debido a que tiene más configuraciones moleculares posibles y por consiguiente, mayor desorden.
Si en un cambio de fases a presión y temperatura constantes, dG (Variación de la energía libre de Gibbs) es menor que cero significa que dicho cambio se llevó de manera espontánea , si dG=0 quiere decir que ya estamos en el estado deequilibrio en cambio, si dG > 0 nos diría que el cambio de fase va de manera espontánea en dirección opuesta.
Se considera que un sistema está en equilibrio cuando se alcanza la menor entalpia, menor energía interna, menor entropía, menor energía libre de Helmholtz y menor energía libre de Gibbs esto se debe, a que cuando se alcanza el equilibrio las moléculas logran estabilizarse y porconsiguiente todas sus formas de energía se reducen al mínimo.
La variación de la energía libre de Helmholtz (dA), bajo condiciones de volumen y temperatura constante, es menor que cero, en estas mismas condiciones, la energía libre de Gibbs también es menor que cero, siendo esta la condición para un cambio espontáneo, este tipo de energía es de extrema importancia ya que la mayoría de los procesosquímicos, procesos orgánicos y procesos de mezclado se llevan a presión y temperatura constantes y al calcular la energía libre de Gibbs podemos decir en que dirección va nuestro proceso.

Manipulando y reordenado la ecuación de la energía libre de Helmhotz, llegamos a que la derivada parcial de A con T y V como constantes, es igual a menos S, esto nos dice cómo cambia la energía libre de Helmholtzcomo una función de la temperatura de igual manera, la energía libre de Gibbs (G) puede pasar por el mismo reordenamiento y transformarla en una función de la temperatura y presión y ser capaces de predecir cuanto cambiara la energía libre de Gibbs cuando la presión o la temperatura no son constantes.

Utilizando las llamadas relaciones de Maxwell, llegamos a que dS/dP=-dV/dT para una presiónconstante, una de estas cantidades puede ser determinada a partir de las ecuaciones de estado, si calculamos el coeficiente de un gas ideal llegaremos a la conclusión de que es igual a cero tal y como lo predijo Joule al realizar experimentos con presiones que podía generar en la época de su experimento.

Cuando se tiene un sistema de varias fases en equilibrio, el potencial químico tiene que...