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Espontáneo

PROCESOS ESPONTÁNEOS. Sin intervención externa. Espontáneo. No espontáneo. PROCESOS ESPONTÁNEOS. Espontáneo. No espontáneo. PROCESOS ESPONTÁNEOS. Espontáneo. No espontáneo. Pueden ser espontáneos tanto procesos endo como exotérmicos.

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Espontáneo

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Presentation Transcript

  1. PROCESOS ESPONTÁNEOS Sin intervención externa Espontáneo No espontáneo

  2. PROCESOS ESPONTÁNEOS Espontáneo No espontáneo

  3. PROCESOS ESPONTÁNEOS Espontáneo No espontáneo

  4. Pueden ser espontáneos tanto procesos endo como exotérmicos 4 Fe(s) + 3 O2(g) Fe2O3(s)H = - 822.2 kJ.mol-1 2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(l) H = - 285.8 kJ.mol-1 NH4NO3(s) NH4+(aq) + NO3-(aq) H = + 25.7 kJ.mol-1 2 N2O5(s) 4 NO2(g) + 2 O2(g)H = + 109.5 kJ.mol-1 La espontaneidad no puede explicarse por un mínimo de energía

  5. También ocurre en otro tipo de procesos

  6. La temperatura puede influir en la espontaneidad de un proceso H2O (s)  H2O (l) • A temperaturas < 0oC  agua se congela espontáneamente • A temperaturas > 0oC  hielo se funde espontáneamente • A temperaturas = 0oC  hielo y agua están en equilibrio

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

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

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

  10. 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 (C2H6 > CH4) • La entropía es mayor en moléculas abiertas que en cerradas (CH3CHCH2 > CH2CH2CH2)

  11. ENTROPÍAS A 298 ·K

  12. ΔS para un proceso o reacción = Sf - Si ΔS = Σn(productos)S(productos) – Σn(reactivos)S(reactivos) ΔS = ΣnS(productos) – ΣnS(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

  13. CaCO3(s)→ CaO(s) + CO2(g) N2(g) + 3 H2(g)→ 2 NH3(g) N2O4(g) → 2 NO2(g) N2(g) + O2(g) → 2 NO(g)

  14. Suniverso = Ssistema + Sentorno • Procesos espontáneos: Suniverso > 0 • Procesos en equilibrio: Suniverso = 0 • Suniv está aumentando permanentemente • Suniv se incrementa en un procesos espontáneos aunque Ssist decrezca • En un sistema aislado Ssist 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)

  15. Ssistemaα Q

  16. Ssistemaα Q/T

  17. Ssistema = Qreversible/T U.E. = cal/·K.mol Ssistema = ∫δQreversible/T T cte: Ssistema = Qreversible/T Proceso adiabático Ssistema = 0 Cambios de estado (P y T ctes): Ssistema = ΔHc.e./Tc.e.

  18. Ssistema = ∫δQreversible/T Si P es cte: ΔS = ∫dH/T ΔS = n.Cp.ln(T2/T1) ΔS = ∫dH/T = ∫(dE + PdV)/T Si V es cte: ΔS = ∫dH/T = ∫dE/T ΔS = n.Cv.ln(T2/T1) Si V no es cte: ΔS = ∫(dE + PdV)/T = ∫dE/T + ∫PdV/T ΔS = n.Cv.ln(T2/T1) + ∫PdV/T Si el gas es ideal: ΔS = n.Cv.ln(T2/T1) + n.R.T.ln(V2/V1)

  19. ΔS = n.Cp(sól).ln(Tf/T1) + ΔHf/Tf + n.Cp(liq).ln(Te/Tf) + ΔHv/Te + n.Cp(vap).ln(T2/Te)

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

  21. ENERGÍA LIBRE DE GIBBS

  22. Gsist = Hsist – TSsist ΔGsist = ΔHsist – Δ(TS)sist ΔG = ΔH – T.ΔS (T cte) Suniv = Ssist + Sent Suniv = Ssis – ΔHsist/T A P y T ctes: - TSuniv = - TSsist + Hsist = ΔG

  23. - TSuniv = - TSsist + Hsist = ΔG GP,T > 0: No espontánea GP,T < 0: Espontánea GP,T = 0: En equilibrio

  24. ΔG para un proceso o reacción = Gf - Gi ΔG = Σn(productos)G(productos) – Σn(reactivos)G(reactivos)

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

  26. ΔH = ΔE + Δ(PV) = Q – W + Δ(PV) ΔH = Q – (Wútil + Wexp) + Δ(PV) Si P es cte: ΔH = Q – (Wútil + PΔV) + PΔV ΔH = Q – Wútil

  27. ΔG = ΔH – Δ(TS) Si T es cte: ΔG = ΔH – T.ΔS ΔG = Q – Wútil – T.ΔS Si el proceso es reversible: ΔG = Qrev – Wútil – T.Qrev/T = - Wútil 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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