1.14.7: Límite

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Michael J Blandamer & Joao Carlos R Reis
University of Leicester & Faculdade de Ciencias

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El término 'límite' se encuentra en varios contextos en la termodinámica. De hecho, la definición se vuelve más complicada a medida que nos concentramos en las propiedades termodinámicas de los sistemas.

Como punto de partida, un límite separa el sistema y el entorno. Un límite es una superficie infinitamente delgada que separa el sistema y los alrededores de tal manera que las propiedades del sistema y el entorno cambian abruptamente en el límite. [1,2] En estos términos, un recipiente de reacción es parte del entorno. Apoyamos esta cuidadosa distinción al observar que si la reacción química dentro del sistema es exotérmica, el calor liberado calienta el recipiente de reacción. En este caso, el límite encierra el sistema. Ninguna molécula puede entrar o salir del sistema. Sin embargo, se permite que el calor cruce el límite. Así todo el universo se divide en sistema y entorno [3], el único papel de la frontera es facilitar la comunicación entre sistema y entorno. En estos términos, las sustancias químicas, el calor y la carga eléctrica pueden cruzar un límite entre un sistema y sus alrededores.

En algunos casos, el recipiente (por ejemplo, el recipiente de reacción) puede considerarse parte del sistema. En muchos casos [4,5] es correcto hacerlo y así el límite vuelve a ser una superficie hipotética que separa 'solución de reacción+recipiente de reacción' y los alrededores.

En términos generales, es importante definir el límite para un sistema dado. Otro término para límite es 'envolvente' que indica algo que puede ser bastante dinámico en términos de forma y volumen en lugar de, por ejemplo, un recipiente de vidrio. Además, el límite puede ser selectivamente permeable a una o más sustancias químicas más bien como la envoltura de células unitarias en sistemas vivos [6].

El término 'límite' en el contexto de la química superficial significa una fase límite (o, fase capilar) [7]. En tal fase hay un gradiente de concentración de una o más sustancias químicas a través de la fase límite entre el sistema y el entorno. De hecho, la química superficial puede describirse como la química de los límites.

En resumen repetimos el punto de que en un análisis termodinámico de resultados experimentales, un primer requisito es que el sistema, el límite y el entorno estén cuidadosamente definidos. En su mayor parte asumimos que el límite es una envolvente infinitamente delgada que separa el sistema y los alrededores.

Notas al pie

[1] K. S. Pitzer, Termodinámica, McGraw-Hill, Nueva York,1995, 3er. edn., página 6.

[2] G. N. Lewis y M. Randall, Termodinámica, McGraw-Hill, Nueva York, 1923, página 10.

[3] D. H. Everett, Termodinámica química, Longmans, Londres, 1959, página 8.

[4] M. L. McGlashan, Termodinámica química, Academic Press, Londres, 1979, página 1.

[5] E. B. Smith, Termodinámica Química Básica, Clarendon Press, Oxford, 3er. edn.,1982, página 2.

[6] S. E. Wood y R. Battino, Termodinámica de Sistemas Químicos, Cambridge University Press, Cambridge, 1990, página 3.

[7] J. N. Bronsted, Química Física, Heinemann, Londres, 1937, página 359.