Quimica

II. CONSIDERACIONES TEORICAS

La primera ley de la termodinámica, la cual establece que la energía se conserva. En otras palabras, en cualquier proceso no se crea ni se destruye energía, sea que se trate de la caída de un ladrillo, de la fusión de un cubo de hielo o de la combustión de gasolina. Se puede transferir energía entre el sistema y su entorno, o bien convertirla de una forma en otra, pero la energía total permanece constante. Expresamos la primera ley de la termodinámica en términos matemáticos como ΔE = q + w, donde ΔE es el cambio de energía interna de un sistema, q es el calor absorbido del entorno por el sistema, y w es el trabajo realizado sobre el sistema por el entorno.

La primera ley nos ayuda a hacer el balance, por así decirlo, del calor intercambiado y del trabajo realizado en un proceso o reacción en particular. Sin embargo, debido a que la energía se conserva no se puede tomar el cambio de energía mismo como criterio de si es favorable que se lleve a cabo el proceso; todo lo que podamos hacer para reducir la energía del sistema elevará la energía del entorno, y viceversa.

Procesos reversibles e irreversibles

Para comprender mejor por qué ciertos procesos son espontáneos, conviene considerar con más detenimiento de qué modos puede cambiar el estado de un sistema. Recuérdese que magnitudes tales como la temperatura, la energía interna y la entalpía son funciones de estado, esto es, propiedades que definen un estado y que no dependen de cómo llega el sistema a ese estado.

Un proceso reversible es un modo especial de modificar el estado de un sistema. En un proceso reversible, el cambio que sufre el sistema se efectúa de tal forma que se puede devolver el sistema a su estado original invirtiendo exactamente el cambio. En otras palabras, se puede invertir el cambio sufrido por el sistema sin que haya un cambio neto ni en el sistema ni en el entorno. Después de invertir el cambio es como si nada hubiese ocurrido; tanto el sistema como el entorno están exactamente como al principio. Es importante entender que hay un solo valor específico de q que corresponde a cualquier camino reversible entre dos estados de un sistema.

Un proceso irreversible es aquel que no se puede invertir simplemente para devolver el sistema y su entorno a su estado original. Cuando un sistema cambia por un proceso irreversible, debe seguir un camino diferente (con valores diferentes de q y w) para regresar a su estado original.

1. Siempre que un sistema químico está en equilibrio, los reactivos y productos se interconvierten reversiblemente.

2. En todo proceso espontáneo, el camino que va de reactivos a productos es irreversible.

Por último, es importante comprender que el simple hecho

...