Equilibrio termodinámico definición simple
El equilibrio termodinámico es un concepto axiomático de la termodinámica. Es un estado interno de un sistema termodinámico único, o una relación entre varios sistemas termodinámicos conectados por paredes más o menos permeables o impermeables. En el equilibrio termodinámico no hay flujos netos macroscópicos de materia o de energía, ni dentro de un sistema ni entre sistemas. En un sistema que se encuentra en su propio estado de equilibrio termodinámico interno, no se produce ningún cambio macroscópico.
Los sistemas en equilibrio termodinámico mutuo se encuentran simultáneamente en equilibrio térmico, mecánico, químico y radiativo. Los sistemas pueden estar en un tipo de equilibrio mutuo y no en otros. En el equilibrio termodinámico, todos los tipos de equilibrio se mantienen a la vez y de forma indefinida, hasta que son perturbados por una operación termodinámica. En un equilibrio macroscópico se producen intercambios microscópicos perfectamente o casi perfectamente equilibrados; ésta es la explicación física de la noción de equilibrio macroscópico.
Un sistema termodinámico en estado de equilibrio termodinámico interno tiene una temperatura espacialmente uniforme. Sus propiedades intensivas, aparte de la temperatura, pueden ser conducidas a la inhomogeneidad espacial por un campo de fuerza de largo alcance invariable que le impone su entorno.
Equilibrio termodinámico pdf
ResumenPara pequeños volúmenes de una solución de NaCl (≃10-6 cm3) con concentraciones de 0,1 y 1 M, se obtienen las dependencias de la temperatura de la longitud l de las columnas de solución congeladas en delgados capilares de cuarzo (5-10 μm de radio). A temperaturas t superiores a -4 y -8°C (para soluciones de 0,1 y 1 M, respectivamente), las dependencias de l(t) son reversibles, independientes de la dirección de los cambios de temperatura, y, por tanto, corresponden a las condiciones de equilibrio del sistema hielo/solución. A partir de la condición de masa constante del soluto, se deriva una expresión para l(t) que incluye sólo una característica termodinámica, a saber, la dependencia de la temperatura de la concentración de la solución en equilibrio con el hielo. Se observan desviaciones de las dependencias de l(t) calculadas a temperaturas inferiores a -2 y -5°C (para soluciones de 0,1 y 1 M, respectivamente), que pueden explicarse por la adhesión de la solución congelada a las paredes del capilar. Las tensiones internas que surgen conducen a las desviaciones de las condiciones de equilibrio termodinámico conocidas para los sistemas a granel. Al acercarse a la zona de fusión, la adhesión falla debido a la formación de finas capas intermedias de agua no congelada en la superficie del cuarzo.
Segunda ley de la termodinámica
Anteriormente vimos que es la suma de los cambios de entropía del sistema y de los alrededores lo que determina si un proceso se producirá de forma espontánea. En termodinámica química preferimos centrar nuestra atención en el sistema y no en los alrededores, y queremos evitar tener que calcular explícitamente el cambio de entropía de los alrededores.
En esta unidad introducimos una nueva función termodinámica, la energía libre, que resulta ser el criterio más útil para predecir la dirección de una reacción química y la composición del sistema en equilibrio. Sin embargo, el término “energía libre”, aunque sigue siendo muy utilizado, es bastante engañoso, por lo que a menudo nos referiremos a ella como “energía de Gibbs”. La energía libre nos permite hacerlo para los cambios que se producen a temperatura y presión constantes (la energía de Gibbs) o a temperatura y volumen constantes (la energía de Helmholtz).
en la que \(S\) se refiere a la entropía del sistema. Como \(H\), \(T\) y \(S\) son todas funciones de estado, también lo es \(G\). Así, para cualquier cambio de estado (a temperatura constante), podemos escribir la importantísima relación
Comentarios
El equilibrio termodinámico describe un sistema cuyas propiedades no cambiarán sin algún tipo de interferencia externa. En otras palabras, un sistema en equilibrio termodinámico no cambiará a menos que se le añada o quite algo. Un ejemplo de esto es una bebida tibia. La bebida puede haber empezado fría, pero el calor del aire se trasladará a la bebida fría y la calentará hasta que tenga la misma temperatura que el aire, alcanzando así el equilibrio termodinámico. Además, como el calor pasa del aire a la bebida, el aire que rodea a la bebida también se enfriará.
El proceso que sigue un sistema para alcanzar el equilibrio termodinámico se describe en dos leyes de la física: la Primera Ley de la Termodinámica y la Segunda Ley de la Termodinámica. La primera ley establece que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo puede transferirse. La segunda ley dice que en un sistema aislado, la entropía aumentará hasta que se alcance el equilibrio. Esta es la esencia del equilibrio termodinámico. Para que un objeto alcance el equilibrio termodinámico, deben cumplirse tres condiciones: el equilibrio químico, el equilibrio mecánico y el equilibrio térmico.
