PROCESOS ESPONTÁNEOS

 
 

 

PROCESO ESPONTÁNEO es aquel que una vez iniciado, procede hasta el final sin ninguna intervención externa.

Por lo tanto, un proceso espontáneo solo podría ocurrir en sentido inverso si hay una intervención externa que actúe sobre el sistema.

INDICE

- ¿Qué es la Termoquímica?

- Calor y trabajo

- Energía Interna

- Primer Principio Termodinámica

- Calor a volumen y a presión constantes

- Entalpía estándar de reacción

- Procesos Espontáneos

- Procesos reversibles.

- Máquinas térmicas. Ciclo Carnot

- Entropía. Segundo Principio Termodinámica

- Cambios de Entropía

- Entropía. Boltzmann

- Entropía absoluta. Tercer Principio de la Termodinámica

- Espontaneidad reacciones químicas. Entropía

- Espontaneidad reacciones químicas. Energía Libre Gibbs

- Balance energético pila combustible

- Caracterización funciones termodinámicas

Si deja un trozo de hierro en contacto con el aire húmedo, al cabo de un tiempo se habrá cubierto de una capa de óxido de hierro.

La formación de óxido de hierro a partir del hierro de la cadena, y el oxígeno y el agua disponibles en la atmósfera es un proceso espontaneo

Si dos bloques metálicos a distinta temperatura se ponen contacto, el calor fluirá espontáneamente desde el caliente al frío hasta que se alcance la temperatura de equilibrio

Si al gas contenido en un recipiente se le permite expandirse en un recipiente mayor, terminará ocupando todo el nuevo volumen. La mezcla de gases es un proceso espontáneo.

¿QUÉ CONTROLA EL SENTIDO EN QUE OCURRE UN PROCESO ESPONTÁNEO?

No es la energía. En los procesos espontáneos y no espontáneos la energía puede mantenerse constante. Por tanto, el primer principio de la Termodinámica no proporciona información sobre la espontaneidad.

¿Qué ha ocurrido con la energía de la taza?

Al caer y romperse, la energía de la taza se ha transformado en energía térmica que ha elevado la temperatura del suelo y de los trozos de cerámica. La cantidad de energía se ha mantenido constante.

Al recomponerse y elevarse la taza a costa del enfriamiento del suelo y de la propia cerámica, la energía también se mantiene constante.

Ninguno de los dos procesos contraviene el primer principio de la Termodinámica.

Se necesita un nuevo principio de la Termodinámica para determinar el sentido de los procesos espontáneos. De una manera aproximada diremos que los procesos que ocurren espontáneamente vienen acompañados de un aumento del desorden. Esto, como veremos no es exacto, pero nos permite entender sucesos como el de la taza, macroscópicos. Es verdad que los trozos esparcidos por el suelo es un estado más desordenado que la propia taza. Sin embargo, para ser exactos deberíamos decir que cuando ocurre un proceso espontáneo aumenta la entropía del universo. La energía potencial de la taza (concentrada) se ha repartido entre las moléculas que forman los trozos de cerámica y el suelo. En el estado final, la energía está más distribuida que en el inicial, por eso ha aumentado la entropía.

Es habitual asociar entropía y desorden, pero no es recomendable

La idea de desorden que aplicamos a los objetos macroscópicos es difícil de trasladar a sistemas moleculares. Si una baraja de cartas ordenada cae al suelo, lo normal es que se desordene. Sin embargo, si un gas se expande en un recipiente mayor manteniendo la temperatura constante ¿está más desordenado al final de la expansión?. Otro caso: ¿por qué 1 mol de cloro tiene más entropía que un mol de fluor en las mismas condiciones de presión y temperatura? ¿no estarían igual de desordenados?.
Las diferencias entre los sistemas macroscópicos y moleculares son grandes:
- Los sistemas moleculares tienen un número muy grande de partículas y eso repercute en el cálculo de la probabilidad de sus posibles estados de equilibrio.
- Las partículas de los sistemas moleculares están siempre en movimiento
- La energía térmica se transfiere continuamente entre las partículas del sistema (choques) y entre las partículas y el entorno.
- La energía térmica se dispersa rápida y aleatoriamente

En definitiva, como veremos, en los sistemas moleculares hay una opción mejor que atender al desorden. En ellos el sentido de los cambios espontáneos es aquel que da como resultado la mayor difusión y distribución de la energía térmica entre los microestados accesibles del sistema, es decir, la entropía.

Cuando el sistema alcanza el equilibrio, la entropía es máxima.

LA FLECHA DEL TIEMPO

La entropía sirve para establecer la flecha del tiempo. Percibimos que el tiempo pasa en el sentido en que aumenta la entropía.Como veremos, es un sistema aislado cualquier suceso que ocurra ha de aumentar la entropía del universo.

 

 

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