La energía libre de gibbs y su relación con la espontaneidad

La energía libre de Gibbs es una medida termodinámica que nos indica si un proceso es espontáneo o no. Para determinar si un proceso es espontáneo, se utiliza la variación de la energía libre de Gibbs, ΔG. Cuando ΔG es negativo, el proceso ocurre de forma espontánea en la dirección dada, mientras que un valor positivo indica que el proceso ocurre de forma no espontánea. En el caso de que ΔG sea igual a cero, el proceso se encuentra en equilibrio, sin que haya un cambio neto a través del tiempo.

La variación de la energía libre de Gibbs se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:

ΔG = ΔH - TΔS

Donde ΔH es el cambio en la entalpía del sistema, T es la temperatura absoluta y ΔS es el cambio en la entropía del sistema. El signo de ΔG depende de los signos de ΔH y ΔS, así como de la temperatura absoluta. Si ΔG es negativo, el proceso es espontáneo en la dirección dada.

Contenido de este Articulo

Condiciones para que un proceso sea espontáneo

Existen diferentes condiciones termodinámicas que deben cumplirse para que un proceso sea espontáneo. Estas condiciones se pueden determinar analizando los signos de ΔH y ΔS en la fórmula de ΔG.

Caso 1: ΔS positivo y ΔH negativo

En este caso, el proceso es espontáneo. Un ejemplo de esto es la disolución de sal en agua. La entropía aumenta y la entalpía disminuye, lo que lleva a un valor negativo de ΔG.

Caso 2: ΔS positivo y ΔH positivo

En este caso, el proceso es espontáneo a altas temperaturas y no espontáneo a bajas temperaturas. Un ejemplo de esto es la fusión de hielo. A altas temperaturas, la entropía aumenta lo suficiente para que ΔG sea negativo y el proceso sea espontáneo. Sin embargo, a bajas temperaturas, la entropía no aumenta lo suficiente y ΔG es positivo, lo que indica que el proceso no es espontáneo.

Caso 3: ΔS negativo y ΔH negativo

En este caso, el proceso es espontáneo a bajas temperaturas y no espontáneo a altas temperaturas. Un ejemplo de esto es la formación de hielo. A bajas temperaturas, la entropía disminuye lo suficiente para que ΔG sea negativo y el proceso sea espontáneo. Sin embargo, a altas temperaturas, la entropía no disminuye lo suficiente y ΔG es positivo, indicando que el proceso no es espontáneo.

Caso 4: ΔS negativo y ΔH positivo

En este caso, el proceso no es espontáneo. Un ejemplo de esto es la combustión de un combustible. La entropía disminuye y la entalpía aumenta, lo que lleva a un valor positivo de ΔG.

energia libre de gibbs cuando solo exisre trabajo de expansion - Qué condiciones termodinámicas tienen que suceder para decir que una reacción es espontánea

Procesos espontáneos con disminución de entropía

Según el segundo principio de la termodinámica, un proceso espontáneo debe tener un cambio de entropía del sistema mayor o igual a cero. Sin embargo, es posible que una reacción química espontánea tenga un cambio negativo en la entropía. Esto se debe a que el cambio negativo de entalpía del sistema es lo suficientemente grande como para que el incremento en la temperatura de los alrededores de la reacción resulte en un incremento suficientemente grande en la entropía, lo que hace que el cambio global en la entropía sea positivo.

Es importante destacar que la espontaneidad de un proceso no está relacionada con su rapidez. Un proceso espontáneo puede ocurrir a una velocidad muy lenta, mientras que un proceso no espontáneo puede ser rápido. La rapidez de un proceso depende de la cinética química de la reacción.

energia libre de gibbs cuando solo exisre trabajo de expansion - Cuando la variación de la energía de Gibbs es negativo ΔG 0 El proceso es

La energía libre de Gibbs nos permite determinar si un proceso es espontáneo o no. La variación de la energía libre de Gibbs, ΔG, se calcula utilizando la fórmula ΔG = ΔH - TΔS. Las condiciones para que un proceso sea espontáneo dependen de los signos de ΔH y ΔS. Además, es posible que un proceso espontáneo tenga un cambio negativo en la entropía, siempre y cuando el cambio negativo de entalpía sea lo suficientemente grande como para compensar este cambio.

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