INDICEIINTRODUCCIN2IIMARCO TEORICO3II.1.La entropa3II.1.1.Cambios de entropa relacionados con cambios en las variables de estado..3II.1.2.La entropa como funcin de la temperatura y la presin4II.2.La tercera ley de la termodinmica5IIICONCLUSIONES8IVBIBLIOGRAFIA8VANEXOS9

I INTRODUCCIN

La termodinmica se puede definir como la ciencia de la energa. Aunque todo el mundo tiene idea lo que es la energa, es difcil definirla de forma precisa. La energa se puede considerar como la capacidad para causar cambios. En la actualidad, el concepto se interpreta de manera amplia para incluir los aspectos de energa y sus transformaciones, incluida la generacin de potencia, la refrigeracin y las relaciones entre las propiedades de la materia. Una de las ms importantes y fundamentales leyes de la naturaleza es el principio de conservacin de la energa. ste expresa que durante una interaccin, la energa puede cambiar de una forma a otra pero su cantidad total permanece constante. Es decir, la energa no se crea ni se destruye. La primera ley de la termodinmica es simplemente una expresin del principio de conservacin de la energa, y sostiene la energa que es una propiedad termodinmica. La segunda ley de la termodinmica afirma la energa tiene calidad as como cantidad, y los procesos reales ocurren hacia donde disminuye la calidad de la energa; por otro lado en la tercera ley de la termodinmica se postula que la entropa de una sustancia pura cristalina a una temperatura absoluta de cero es cero; a partir de que no hay incertidumbre sobre el estado de las molculas con respecto a ese momento.

II MARCO TEORICOII.1. La entropa La entropa puede verse como una medida de desorden molecular, o aleatoriedad molecular. Cuando un sistema se vuelve ms desordenado, las posiciones de las molculas son menos predecibles y la entropa aumenta, de ah que no sorprenda que la entropa de una sustancia sea ms baja en la fase slida y ms alta en la gaseosa (Fig. 1). En la slida, las molculas de una sustancia oscilan continuamente en sus posiciones de equilibrio, pero les es imposible moverse unas respecto de las otras, por lo que su posicin puede predecirse en cualquier momento con certeza. Sin embargo, en la gaseosa, las molculas se mueven al azar, chocan entre s y cambian de direccin, lo cual hace sumamente difcil predecir con precisin el estado microscpico de un sistema en cualquier instante. Asociado a este caos molecular se encuentra un valor alto de entropa.Desde un punto de vista microscpico (a partir de la perspectiva de la termodinmica estadstica), un sistema aislado que parece estar en equilibrio puede exhibir un nivel alto de actividad debido al movimiento incesante de las molculas. A cada estado de equilibrio macroscpico corresponde un gran nmero de posibles estados microscpicos o configuraciones moleculares; entonces la entropa de un sistema se relaciona con el nmero total de esos estados posibles de ese sistema y es llamada probabilidad termodinmica p, que se expresa por la relacin de Boltzmann como:

II.1.1. Cambios de entropa relacionados con cambios en las variables de estadoLa ecuacin que define a la entropa,Ecuacin 1

Relaciona al cambio de entropa con un efecto, en el entorno. Se.ra til transformar esta ecuacin para relacionar al. Cambio de entropa con cambios en los valores de las propiedades de estado del sistema. Esto es bastante fcil de hacer. Si slo se realiza trabajo presin-volumen, entonces, en una transformacin reversible, tenemos, la presin del sistema, y la primera ley se convierte enEcuacin 2

Dividiendo la ecuacin (2) por T y usando la definicin de , tenemosEcuacin 3

II.1.2. La entropa como funcin de la temperatura y la presinSi se considera la entropa como funcin de T y P: tenemos La diferencial total serEcuacin 4

Tericamente se sabe que otra versin de la ecuacin fundamental (3), que relaciona a con variaciones de entropa y presin. Como vimos anteriormente, puede expresarse en funcin de y :Ecuacin 5

Reemplazando este valor en la ecuacin (5), se obtiene:Ecuacin 6

Como las ecuaciones (4) y (6) expresan en funcin de y, stas deben ser idnticas. Comparndolas se demuestra que:Ecuacin 7

II.2. La tercera ley de la termodinmicaConsideremos la transformacin de un slido a presin constante desde el cero absoluto hasta alguna temperatura T inferior a su temperatura de fusin Slido () Slido ( ).Segn la ecuacin (7), la variacin de entropa es:Ecuacin 9Ecuacin 8

Como es positivo, la integral de la ecuacin es positiva; por tanto, la entropa slo puede aumentar con la temperatura. En consecuencia, a la entropa tiene su valor algebraico ms pequeo posible; la entropa a una temperatura mayor es mayor que .En 1913, M. Planck sugiri que el valor de es cero para toda sustancia pura perfectamente cristalina. Esta es la tercera ley de la termodinmica: La entropa de una sustancia pura perfectamente cristalina es cero en el cero absoluto de tempera. Al aplicar la tercera ley de la termodinmica, la ecuacin (9) se reduce a:Ecuacin 10

Donde se denomina entropa de la tercera ley, o simplemente entropa, del solido a la temperatura (T y presin P).Si un slido experimenta una transicin cualquiera entre una forma cristalina y otra, debe incluirse tambin la entropa de la transicin a la temperatura de equilibrio. Para calcular la entropa, deben medirse cuidadosamente las capacidades calorficas e la sustancia en sus varios estados de agregacin en el intervalo de temperaturas del cero absoluto a la temperatura de inters. Los valores de los calores y temperaturas de transicin tambin deben medirse. Todas estas mediciones pueden realizarse calorimtricamente.Se han efectuado mediciones de la capacidad calorfica de algunos slidos a temperaturas muy bajas, unas cuantas centsimas de grado por arriba del cero absoluto. Sin embargo, esto no es comn. En general, las mediciones de capacidades calorficas se efectan a una temperatura baja , que suele encontrarse en el intervalo de 10 a 15 . A tan bajas temperaturas, la capacidad calorfica de los slidos obedece, exactamente, la ley de Debye; esto es,Ecuacin 11

Donde es una constante para cada sustancia. A estas temperaturas, y , no son distinguibles, de manera que la ley de Debye se usa para evaluar la integral de entre y la temperatura y la temperatura , ms baja de la medicin. La constante a se determina partiendo del valor de medido en . Por la ley de Debye, Para temperaturas mayores que , la integralEcuacin 12

Se evala grficamente, representando ya sea versus , o versus . El rea bajo la curva es el valor de la integral. Para concluir, debemos mencionar que la primera formulacin de la tercera ley de la termodinmica la hizo Nernst en 1906, el teorema del calor de Nernst, que establece que en cualquier reaccin qumica que implique slo slidos puros cristalinos el cambio de entropa es cero a Esta formulacin es menos restrictiva que la de Planck.La tercera ley de Ja termodinmica no tiene la generalidad que caracteriza a las otras leyes, ya que slo se aplica a una clase especial de sustancias, las puras cristalinas. A pesar de esta restriccin, su aplicacin es muy til.

III CONCLUSIONES La entropa de los gases es mayor que la de los lquidos y, a su vez la de stos es. mayor que la de los slidos.

La entropa de los gases aumenta logartmicamente con la masa. Esto se ilustra por medio de los gases monoatmicos o por las series diatmicas HF, HCI, HBr, HI.

Cuando en el cristal se presentan unidades complejas, la entropa es tambin alta, pues la capacidad calorfica es ms grande, debido a los grados de libertad adicionales asociados con estas unidades.

IV BIBLIOGRAFIA

GILBERT W. CASTELLAN (1998). Fisicoqumica. Mxico: ED. Pearson. MICHAEL A. BOLES Y YUNUS A. ENGEL (2010). Termodinmica. Mexico: ED. Mc Graw Hill. WARREN L. MCCABE (2006). Operaciones unitarias en ingeniera qumica. Mexico: ED. McGRAW-HILL/INTERAMERICANA EDITORES, S.A.

V ANEXOS

Figura 1 Entropa

fisicoquimica1