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Espontáneo No espontáneo Sin intervención externa PROCESOS ESPONTÁNEOS.

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Presentación del tema: "Espontáneo No espontáneo Sin intervención externa PROCESOS ESPONTÁNEOS."— Transcripción de la presentación:

1 Espontáneo No espontáneo Sin intervención externa PROCESOS ESPONTÁNEOS

2 Espontáneo No espontáneo PROCESOS ESPONTÁNEOS

3 Espontáneo No espontáneo

4 4 Fe (s) + 3 O 2(g) Fe 2 O 3(s) H = kJ.mol-1 2 H 2(g) + O 2(g) 2 H 2 O (l) H = kJ.mol-1 NH 4 NO 3(s) NH 4 + (aq) + NO 3 - (aq) H = kJ.mol-1 2 N 2 O 5(s) 4 NO 2(g) + 2 O 2(g) H = kJ.mol-1 Pueden ser espontáneos tanto procesos endo como exotérmicos La espontaneidad no puede explicarse por un mínimo de energía

5 También ocurre en otro tipo de procesos

6 H 2 O (s) H 2 O (l) A temperaturas < 0 o C agua se congela espontáneamente A temperaturas > 0 o C hielo se funde espontáneamente A temperaturas = 0 o C hielo y agua están en equilibrio La temperatura puede influir en la espontaneidad de un proceso

7 TODOS LOS PROCESOS ESPONTÁNEOS ESTÁN ACOMPAÑADOS DE UN AUMENTO DEL DESORDEN LA ENTROPÍA ES UNA MEDIDA DEL DESORDEN La entropía del universo tiende a aumentar Los cambios espontáneos son acompañados por dispersión de energía hacia una forma más desordenada SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA

8 Los cambios espontáneos son acompañados por dispersión de energía hacia una forma más desordenada No es posible convertir completamente calor en trabajo SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA

9 La entropía (S) es una medida del desorden del sistema S = k.log(N) N = número de posibles arreglos moleculares para una energía fija X Y ENTROPÍA

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11 La entropía de una sustancia aumenta al aumentar la temperatura (aumenta la energía cinética: traslación, vibración, rotación) La entropía de una sustancia sólida es menor a la misma sustancia en estado líquido y en éste menor que en estado gaseoso La entropía de una molécula es mayor cuando aumenta el tamaño (HI > HF) o la complejidad de las moléculas (C 2 H 6 > CH 4 ) La entropía es mayor en moléculas abiertas que en cerradas (CH 3 CHCH 2 > CH 2 CH 2 CH 2 )

12 ENTROPÍAS A 298 ·K

13 ΔS para un proceso o reacción = S f - S i ΔS = Σn S (productos) – Σn S (reactivos) La entropía del sistema crece en los cambios de fase: fusión, volatilización y ebullición La entropía del sistema crece al disolver un sólido o un líquido La entropía del sistema decrece cuando un gas se disuelve en un líquido o en un sólido La entropía del sistema crece en reacciones en las cuales aumenta el número de moles gaseosos ΔS = Σn (productos) S (productos) – Σn (reactivos) S (reactivos)

14 CaCO 3(s) CaO (s) + CO 2(g) N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) N 2(g) + O 2(g) 2 NO (g)

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16 S universo = S sistema + S entorno Procesos espontáneos: S universo > 0 Procesos en equilibrio: S universo = 0 S univ está aumentando permanentemente S univ se incrementa en un procesos espontáneos aunque S sist decrezca En un sistema aislado S sist mayor o igual a 0 La energía es conservada aunque es permanentemente degradada a su forma más desordenada (calor). La entropía de un sistgema puede ser localmente reducida haciendo trabajo pero la entropía del universo debe incrementarse Si el universo es finito, finalmente debería alcanzarse la misma temperatura y no habría capacidad para hacer trabajo (muerte térmica)

17 S sistema α Q

18 S sistema α Q/T

19 S sistema = Q reversible /T S sistema = δQ reversible /T T cte: S sistema = Q reversible /T Cambios de estado (P y T ctes): S sistema = ΔH c.e. /T c.e. U.E. = cal/·K.mol Proceso adiabático S sistema = 0

20 S sistema = δQ reversible /T Si P es cte: ΔS = dH/T ΔS = n.C p.ln(T 2 /T 1 ) ΔS = dH/T = (dE + PdV)/T Si V es cte: ΔS = dH/T = dE/T ΔS = n.C v.ln(T 2 /T 1 ) Si V no es cte: ΔS = (dE + PdV)/T = dE/T + PdV/T ΔS = n.C v.ln(T 2 /T 1 ) + PdV/T Si el gas es ideal: ΔS = n.C v.ln(T 2 /T 1 ) + n.R.T.ln(V 2 /V 1 )

21 ΔS = n.C p(sól).ln(T f /T 1 ) + ΔH f /T f + n.C p(liq).ln(T e /T f ) + ΔH v /T e + n.C p(vap).ln(T 2 /T e )

22 La entropía de una sustancia pura es 0 a 0 ·K S (0 ·K) = 0 orden perfecto TERCER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA

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24 ENERGÍA LIBRE DE GIBBS

25 G sist = H sist – TS sist ΔG sist = ΔH sist – Δ(TS) sist ΔG = ΔH – T.ΔS (T cte) S univ = S sist + S ent A P y T ctes: - T S univ = - T S sist + H sist = ΔG S univ = S sis – ΔH sist /T

26 - T S univ = - T S sist + H sist = ΔG G P,T > 0:No espontánea G P,T < 0:Espontánea G P,T = 0:En equilibrio

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28 ΔG para un proceso o reacción = G f - G i ΔG = Σn (productos) G (productos) – Σn (reactivos) G (reactivos)

29 ΔGΔG T NO ESPONTÁNEO ESPONTÁNEO NUNCA ESPONTÁNEA SIEMPRE ESPONTÁNEA ESPONTÁNEA A BAJAS T ESPONTÁNEA A ALTAS T ΔG = ΔH > 0 Endotérmicas ΔS < 0 ΔS > 0 ΔG = ΔH < 0 Exotérmicas ΔS < 0 ΔS > 0

30 ΔH = ΔE + Δ(PV) = Q – W + Δ(PV) ΔH = Q – (W útil + W exp ) + Δ(PV) Si P es cte: ΔH = Q – (W útil + P ΔV ) + PΔV ΔH = Q – W útil

31 ΔG = ΔH – Δ(TS) Si T es cte: ΔG = ΔH – T.ΔS ΔG = Q – W útil – T. ΔS Si el proceso es reversible: ΔG = Q rev – W útil – T.Q rev /T = - W útil ΔG es el máximo trabajo útil aprovechable en un proceso espontáneo y el mínimo trabajo que debe entregarse para producir un proceso no espontáneo


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