16: La termodinámica
Entre las muchas capacidades de la química, tiene capacidad de predecir si un proceso ocurrirá en condiciones específicas. La termodinámica, el estudio de las relaciones entre la energía y el trabajo asociado con los procesos químicos y físicos, nos da esta capacidad predictiva. Los capítulos anteriores de este texto han descrito varias aplicaciones de la termoquímica, un aspecto importante de la termodinámica relacionado con el flujo de calor que acompaña a las reacciones químicas y las transiciones de fase. Este capítulo introducirá conceptos termodinámicos adicionales, incluidos aquellos que permiten la predicción de cualquier cambio químico o físico bajo un conjunto de condiciones dado.
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- 16.1: La espontaneidad
- Los procesos químicos y físicos tienen una tendencia natural a ocurrir en una dirección bajo ciertas condiciones. Un proceso espontáneo ocurre sin la necesidad de un flujo continuo de energía de alguna fuente externa, mientras que un proceso no espontáneo lo requiere. Los sistemas que pasan por un proceso espontáneo pueden experimentar o no experimentar una ganancia o pérdida de energía, pero experimentarán un cambio en la forma en que la materia y/o la energía se distribuyen dentro del sistema.
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- 16.2: La entropía
- La entropía (S) es una función de estado que se puede relacionar con el número de microestados de un sistema (el número de formas en que se puede organizar el sistema) y con la relación entre el calor reversible y la temperatura kelvin. Se puede interpretar como una medida de la dispersión o distribución de materia y / o energía en un sistema, y a veces se describe como una representación del "desorden" del sistema. Para una sustancia dada un estado físico dado a una temperatura dada.
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- 16.3: La segunda y tercera ley de la termodinámica
- La segunda ley de la termodinámica establece que los procesos espontáneos aumentan la entropía del universo. A lo contrario, el proceso no es espontáneo y, si no se produce ningún cambio, el sistema está en equilibrio. La tercera ley de termodinámica establece el cero para la entropía en 0 para un sólido cristalino puro perfecto a 0 K con solo un microestado posible. El cambio de entropía estándar para un proceso se calculan los valores de entropía estándar para las especies involucradas.
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- 16.4: La energía de Gibbs
- La energía libre de Gibbs (G) es una función de estado definida con respecto a las cantidades del sistema únicamente y se puede usar para predecir la espontaneidad de un proceso. Un valor negativo para ΔG indica un proceso espontáneo; un ΔG positivo indica un proceso no espontáneo; y un ΔG de cero indica que el sistema está en equilibrio. Son posibles varios enfoques para el cálculo de los cambios de energía libre.
Contribuyentes
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Paul Flowers (Universidad de Carolina del Norte - Pembroke), Klaus Theopold (Universidad de Delaware) y Richard Langley (Stephen F. Austin Universidad del Estado) con autores contribuyentes. Contenido del libro de texto producido por la Universidad de OpenStax tiene licencia de Atribución de Creative Commons Licencia 4.0 licencia. Descarge gratis en http://cnx.org/contents/85abf193-2bd...a7ac8df6@9.110) ."
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Ana Martinez ( amartinez02@saintmarys.edu ) contribuyó a la traducción de este texto.