Entalpía
Es una magnitud termodinámica, simbolizada con
la letra H mayúscula, cuya variación expresa una medida de la cantidad de
energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad
de energía que un sistema intercambia con su entorno.
En la historia de la termodinámica
se han utilizado distintos términos para denotar lo que hoy conocemos como
entalpía. Originalmente se pensó que esta palabra fue creada por Émile
Clapeyron y Rudolf Clausius a través de la publicación de la relación de
Clausius-Clapeyron en The Mollier Steam Tables and Diagrams de 1827, pero el
primero que definió y utilizó el término entalpía fue el holandés Heike
Kamerlingh Onnes, a principios del siglo XX.1
Dentro del Sistema
Internacional de Unidades, la entalpía se mide habitualmente en joules que, en
principio, se introdujo como unidad de trabajo.
El caso más típico de
entalpía es la llamada entalpía termodinámica. De ésta, cabe distinguir la
función de Gibbs, que se corresponde con la entalpía libre, mientras que la
entalpía molar es aquella que representa un mol de la sustancia constituyente
del sistema.
Entalpía química
Para una reacción exotérmica a presión
constante, la variación de entalpía del sistema es igual a la energía liberada
en la reacción, incluyendo la energía conservada por el sistema y la que se
pierde a través de la expansión contra el entorno (es decir que cuando la
reacción es exotérmica la variación de entalpía del sistema es negativa).
Análogamente, para una reacción endotérmica, la variación de entalpía del
sistema es igual a la energía absorbida durante la reacción, incluyendo la
energía perdida por el sistema y la ganada a través de la expansión contra el
entorno (en las reacciones endotérmicas el cambio de entalpía es positivo para
el sistema, porque gana calor).
La entalpía total de un
sistema no puede ser medida directamente; la variación de entalpía de un
sistema sí puede ser medida en cambio.
La mayor utilidad de la
entalpía se obtiene para analizar reacciones que incrementan el volumen del
sistema cuando la presión se mantiene constante por contacto con el entorno,
provocando que se realice un trabajo mecánico sobre el entorno y una pérdida de
energía. E inversamente en reacciones que causan una reducción en el volumen
debido a que el entorno realiza un trabajo sobre el sistema y se produce un
incremento en la energía interna del sistema.
La entalpía de reacción es
la energía asociada a una reacción, y viene dada por la suma de las entalpías
de formación de los productos menos la de los reactivos según sus coeficientes
estequiométricos (n), siendo las entalpías de formación de los elementos en su estado
natural iguales a cero.
Entalpía estándar o normal
La variación de la
entalpía estándar (denotada como H0 o HO) es la variación de entalpía que
ocurre en un sistema cuando una unidad equivalente de materia se transforma
mediante una reacción química bajo condiciones normales. Sus unidades son los
kJ/mol en el sistema internacional.
Una variación de la
entalpía estándar de una reacción común es la variación de la entalpía estándar
de formación, que ha sido determinada para una gran cantidad de sustancias. La
variación de entalpía de cualquier reacción bajo cualesquiera condiciones se
puede computar, obteniéndose la variación de entalpía de formación de todos los
reactivos y productos. Otras reacciones con variaciones de entalpía estándar
son la combustión (variación de la entalpía estándar de combustión) y la
neutralización (variación de la entalpía estándar de neutralización). (Bernal, s.f.)
Entropía
La entropía (simbolizada como S) es una
magnitud física que, mediante cálculo, permite determinar la parte de la
energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de estado
de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso
de un proceso que se dé de forma natural. La entropía describe lo irreversible
de
Entropía
y energía
Suponiendo que todo el universo
es un sistema aislado, es decir, un sistema para el cual es imposible
intercambiar materia y energía con el exterior, la primera ley de la
termodinámica y la segunda ley de la termodinámica se pueden resumir de la
siguiente manera: “la energía total del universo es constante y la entropía
total aumenta continuamente hasta que alcanza un equilibrio”
Esto significa que no solo no
puede crear ni destruir energía, ni puede transformarse por completo de una
forma a otra sin que una parte se disipe en forma de calor. ( solar-energia.net, 2017)
La entropía es una
"propiedad de estado" en la que importa solamente el estado inicial y
final, independientemente del camino recorrido para pasar de uno a otro. No se
define en valores absolutos, se miden cambios (incrementos = Δ) entre uno y
otro estado entrópico.
Los estados irreversibles
aumentan la entropía. Los estados que hemos cambiado mucho, tienen mucha
entropía.
-Variación
pequeña del estado inicial = poco entropía tenemos en el estado final.
-Variación
muy grande del estado inicial = gran entropía tenemos en el estado final.
Si un sistema experimenta un gran aumento de
la entropía en el proceso de cambio, el sistema se vuelve irreversible. Hay una
ley fundamental de la Naturaleza que dice que en todo proceso natural la
entropía crece.
Por lo tanto, la entropía, se trata de una
cantidad que no decrece en ningún proceso físico, y que por lo general crece,
dando lugar a procesos que reciben el nombre de irreversibles, porque no se
pueden deshacer, no es posible volver al estado de entropía anterior, dado que
ésta no puede decrecer. (areaciencias, s.f.)
La Entropía en la Química y La Física
Si hablamos de la entropía en química, podríamos decir que es
el desorden que tienen las moléculas en un sistema. ¿Qué estado tiene más Entropía? Pues lógicamente el gas, porque tiene
sus moléculas más desordenadas. Además, si calentamos el gas, sabemos que las
moléculas adquieren mayor velocidad, están más desordenadas, o lo que es lo
mismo al aumentar la
temperatura aumentamos la entropía.
Entropía a la física, a la parte de la física llamada termodinámica, que es la que se ocupa del estudio de las relaciones que se establecen
entre el calor y el resto de las formas de energía.
En termodinámica, podemos definir la entropía como la «energía no aprovechable» para realizar un trabajo. Es decir, una energía que está ahí, pero que no podemos utilizar.
El primer principio de la termodinámica dice que la energía ni se crea ni se destruye entonces...Pues que hay una pérdida de energía que necesitamos aportar para volver al estado inicial, esta pérdida de energía, o energía que necesitamos para volver al estado inicial es la entropía.
En termodinámica, podemos definir la entropía como la «energía no aprovechable» para realizar un trabajo. Es decir, una energía que está ahí, pero que no podemos utilizar.
El primer principio de la termodinámica dice que la energía ni se crea ni se destruye entonces...Pues que hay una pérdida de energía que necesitamos aportar para volver al estado inicial, esta pérdida de energía, o energía que necesitamos para volver al estado inicial es la entropía.
La 2ª ley establece la imposibilidad de
convertir completamente toda la energía de un tipo en otro sin pérdidas. En
todo proceso, perderemos algo de energía, en forma de calor, que se utilizará
para elevar la temperatura de algún componente de la máquina, o de su entorno,
y no podremos aprovechar.
La naturaleza establece que el total de
energía asociada con una fuente térmica nunca puede ser transformada íntegra y
completamente en trabajo útil. De aquí que todo el trabajo se puede convertir
en calor pero no todo el calor puede convertirse en trabajo.
De esta forma, la segunda ley impone restricciones para las transferencias de energía que hipotéticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta sólo el Primer Principio. Si aceptamos que se cumple la 1ª ley, quiere decir que si toda la energía no se ha convertido tenemos que aceptar la existencia de una magnitud física llamada entropía, aquella energía que no se ha convertido totalmente en trabajo útil.
De esta forma, la segunda ley impone restricciones para las transferencias de energía que hipotéticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta sólo el Primer Principio. Si aceptamos que se cumple la 1ª ley, quiere decir que si toda la energía no se ha convertido tenemos que aceptar la existencia de una magnitud física llamada entropía, aquella energía que no se ha convertido totalmente en trabajo útil.
Según Clausius, el cambio de
entropía ΔS de un sistema termodinámico que absorbe una cantidad de calor ΔQ a
una temperatura absoluta T es simplemente la relación entre los dos:
ΔS = ΔQ / T
ΔS = ΔQ / T
La unidad de la entropía
es un joule por kelvin (J/K). ¿Qué es? Es el aumento de entropía de un sistema
que recibe una cantidad de calor de 1 joule, a la temperatura termodinámica
constante de 1 kelvin, siempre que en el sistema no tenga lugar ninguna
transformación irreversible.
Véase también en:
https://estebanbernal10.wordpress.com/tercer-corte/entalpia-entropia/
https://solar-energia.net/definiciones/entropia.html
https://www.areaciencias.com/fisica/entropia.html
Véase también en:
https://estebanbernal10.wordpress.com/tercer-corte/entalpia-entropia/
https://solar-energia.net/definiciones/entropia.html
https://www.areaciencias.com/fisica/entropia.html
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