termodinamica








ESCUELA POLITECNICA NACIONAL


Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental

Físico Química y Termodinámica










Quito 20 de octubre de 2014

TEMA: La entalpia y entropía

INTRODUCCIÓN

En el siguiente texto se va a entablar los conceptos tanto de entalpia y entropía de las reacciones,

Es muy importante conocer que una reacción química, cambioquímico o fenómeno químico, es todo proceso termodinámico en el cual una o más sustancias (llamadas reactantes), por efecto de un factor energético, se transforman, cambiando su estructura molecular y sus enlaces, en otras sustancias llamadas productos. Los reactantes pueden ser elementos o compuestos.

Un ejemplo de reacción química es la formación de óxido de hierro producida al reaccionar el oxígeno delaire con el hierro de forma natural, o una cinta de magnesio al colocarla en una llama se convierte en óxido de magnesio, como un ejemplo de reacción inducida.


DESARROLLO

ENTROPIA

El concepto de “entropía” es equivalente al de “desorden”. Así, cuando decimos que aumentó la entropía en un sistema, significa que creció el desorden en ese sistema.

En termodinámica,la entropía (simbolizada como S) es una magnitud física que, mediante cálculo, permite determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de estado de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural. La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos, y significa evolución otransformación. Fue Rudolf Clausius quien le dio nombre y la desarrolló durante la década de 1850; y Ludwig Boltzmann, quien encontró en 1877 la manera de expresar matemáticamente este concepto, desde el punto de vista de la probabilidad.

La entropía también es una magnitud que mide la parte de la energía que NO puede utilizarse para realizar un TRABAJO
La entropía es un proceso irreversible: No implica queel sistema no pueda volver a su estado inicial, solo que no es posible volver por el mismo camino.
Fórmula:

Donde S es la entropía,  la cantidad de calor intercambiado entre el sistema y el entorno y T la temperatura absoluta en kelvin.
Unidades: S= [cal/K]

Ejemplos:

1) Hay entropía al fundir un cubo de hielo. 
El orden que guardaba la estructura cristalina del hielo se pierde odesordena al pasar a la fase líquida. La entropía es un grado de desorden. 

2) Hay entropía en la caída de agua de una cascada. 
La entropía está presente en todo evento natural, la cascada no puede caer espontáneamente hacia arriba. 




ENTALPIA

La cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno.
Su variación expresa una medida de la cantidad absorbida o cedida porun sistema termodinámico. Usualmente se mide en Joules.

Se trata de una cantidad útil en el seguimiento de las reacciones químicas. Si como resultado de una reacción exotérmica se libera un poco de energía de un sistema, tiene que aparecer de alguna forma medible en función de las variables de estado. Un incremento de la entalpía H = U + PV se debería asociar con un incremento en la energíainterna que podría medirse por la calorimetría, o por el trabajo realizado por el sistema, o por una combinación de los dos.

La entalpía se define mediante la siguiente fórmula:

H=U+pV

U= Energía interna
p= Presión del sistema
V= Volumen del sistema

La variación de la entalpía expresa una cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico.


ENERGIA LIBRE DEHELMHOLTZ

Energía de Helmholtz, es una magnitud extensiva, función de estado y potencial termodinámico, de un sistema termodinámico que mide el trabajo obtenible en un sistema cerrado, en condiciones de temperatura constante.

No depende del proceso sufrido, sino del estado final e inicial del sistema. Se usa para ver qué procesos son espontáneos en condiciones de temperatura y volumen...