1.14.60: Segunda Ley de la Termodinámica

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Page ID: 80286

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

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La Segunda Ley introduce una función extensa del Estado, propiedad de un sistema dado, llamada entropía, símbolo\(\mathrm{S}\).

La reacción química espontánea en un sistema cerrado es impulsada por la afinidad por el cambio espontáneo\(\mathrm{A}\) produciendo un cambio en la composición química\(\xi\). El cambio en la entropía\(\mathrm{dS}\) a temperatura\(\mathrm{T}\) viene dado por la Ecuación\ ref {a}.

\[\mathrm{T} \, \mathrm{dS}=\mathrm{q}+\mathrm{A} \, \mathrm{d} \xi \label{a}\]

donde

\[\mathrm{A} \, \mathrm{d} \xi>0 \label{b}\]

Esta última desigualdad es la LEY. Esta desigualdad es la clave de la química. En efecto, la ley establece que si existe afinidad por una reacción química dada (es decir, una 'fuerza' impulsora para la reacción) la reacción química procederá espontáneamente en esa dirección. Esta es la regla de selección termodinámica para la que no hay excepciones.

En el límite que un sistema sufre un cambio 'reversible',\(\mathrm{A}\) es cero; el sistema está en equilibrio con el entorno. Para un cambio reversible

\[\mathrm{T} \, \mathrm{d} \mathrm{S}=\mathrm{q} \label{c}\]

A menudo los textos buscan responder a la pregunta '¿qué es la entropía?' Esta es una tarea infructuosa a menos que se llame la atención sobre la Ecuación\ ref {c} que nos recuerda que el producto\(\mathrm{T} \, \mathrm{dS}\) es de hecho una energía térmica. Los químicos están familiarizados con las reacciones químicas espontáneas y las Ecuaciones\ ref {a} y\ ref {b} no presentan problemas conceptuales [1].

Notas al pie

[1] Robert Park, Ciencia vudú, Oxford,2000. De la página 7; 'La primera ley dice que no se puede ganar; la segunda ley dice que ni siquiera se puede romper el paro'. Este comentario se refiere a las afirmaciones fraudulentas de descubrimientos de máquinas de movimiento perpetuo.