Segundo principio de la Termodinámica
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Segundo principio de la Termodinámica
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Segundo principio de la Termodinámica
Energía cinética Energía potencial
Energía
interna
Sólido
perfecto 0 K Sólido líquido gas
Gas
ideal
Primer principio de la
termodinámica U Q W
Estado inicial
Ui
Estado final
Uf
Proceso
𝒅𝑼 = 𝝏𝑼
𝝏𝑻𝑽 𝒅𝑻 +
𝝏𝑼
𝝏𝑽𝑻 𝒅𝑽
Primer principio de la
termodinámica U Q W
Estado inicial
Ui
Estado final
Uf
Proceso
f iU U U
Sistema
Entorno
Q W
+ +
- - aislado
U 0
Primer principio de la
termodinámica U Q W
Sistema
Entorno
W Q
+ -
Sistema:
máquina térmica
Segundo principio
de la termodinámica
Reservorio
caliente
Reservorio frío Q
W
Q
Algunos cambios ocurren
espontáneamente y otros no
Trabajo útil
¿Cuál es la diferencia?
Segundo principio de la termodinámica
Calor (Q) Trabajo (W)
Q
𝑾 = 𝑃𝑒𝑥𝑡 dV
Segundo principio de la termodinámica
Algunos cambios ocurren
espontáneamente y otros no.
Relacionado con la
distribución de energía
Forma desordenada
favorecida
Entropía (S)
Función de estado
Se relaciona con el desorden a nivel molecular
Energía transferida en forma de calor
∆𝑺 = 𝒅𝒒𝒓𝒆𝒗
𝑻
Entropía (S)
Se relaciona con el desorden a nivel molecular
𝑺 = 𝒌 𝑙𝑛 𝑾
Población
En
erg
ía
cte. Boltzmann
Nro.
Microestados
𝒌 =𝑹
𝑵𝑨
0 K
S = 0 > 0 K
S > 0
Temp.
Entropía (S)
¿Cómo podemos predecir la
espontaneidad de un cambio?
∆𝑺𝒖𝒏𝒊𝒗𝒆𝒓𝒔𝒐 > 𝟎
∆𝑺𝒖𝒏𝒊𝒗𝒆𝒓𝒔𝒐 = 𝟎
∆𝑺𝒖𝒏𝒊𝒗𝒆𝒓𝒔𝒐< 𝟎
Espontáneo
Irreversible
Espontáneo
Reversible
Imposible
Segundo principio
de la termodinámica
Entropía (S) ¿Cómo podemos predecir la
espontaneidad de un cambio?
∆𝑺𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 ≥ 𝟎 Espontáneo
∆𝑺𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 + ∆𝑺𝒆𝒏𝒕𝒐𝒓𝒏𝒐 ≥ 𝟎
∆𝑺𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 ≥ −∆𝑺𝒆𝒏𝒕𝒐𝒓𝒏𝒐
El sistema se
desordena más…
… de lo que se
ordena el entorno
Entropía (S) ¿Cómo podemos predecir la
espontaneidad de un cambio?
∆𝑺𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 ≥ 𝟎 Espontáneo
Q
𝑸𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 = − 𝑸𝒆𝒏𝒕𝒐𝒓𝒏𝒐
𝑸𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 = ∆𝑯𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 (P = cte)
∆𝑺𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 ≥ −−∆𝑯𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂
𝑻
∆𝑺𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 ≥ ∆𝑯𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂
𝑻
∆𝑯𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 − 𝑻. ∆𝑺𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 ≤ 𝟎
∆𝑮𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 ≤ 𝟎 Espontáneo
∆𝑺𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 ≥ −∆𝑺𝒆𝒏𝒕𝒐𝒓𝒏𝒐
Energía libre de Gibbs (G)
A Temperatura y
Volumen
constantes…
¿Cómo podemos predecir la
espontaneidad de un cambio?
∆𝑺𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 ≥ 𝟎 Espontáneo 𝑸𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 = − 𝑸𝒆𝒏𝒕𝒐𝒓𝒏𝒐
𝑸𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 = ∆𝑼𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 (V = cte)
∆𝑺𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 ≥ −−∆𝑯𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂
𝑻
∆𝑺𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 ≥ ∆𝑯𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂
𝑻
∆𝑯𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 − 𝑻. ∆𝑺𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 ≤ 𝟎
∆𝑮𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 ≤ 𝟎 Espontáneo
∆𝑺𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 ≥ −∆𝑺𝒆𝒏𝒕𝒐𝒓𝒏𝒐
∆𝑺𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 ≥ −−∆𝑼𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂
𝑻
∆𝑺𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 ≥ ∆𝑼𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂
𝑻
∆𝑼𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 − 𝑻. ∆𝑺𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 ≤ 𝟎
∆𝑨𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 ≤ 𝟎 Espontáneo
Energía libre de Helmholtz (A)
Segundo principio de la termodinámica
Reservorio
caliente
Reservorio frío Q
W
Q
Trabajo útil
