Segunda ley de la termodinámica
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SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
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SEGUNDA LEY DE LA
TERMODINÁMICA
Establece
Cuando ocurre un proceso en la
naturaleza, la energía involucrada se
conserva en cantidad, pero no en calidad.
Al ocurrir un proceso natural, la energía
asociada al mismo se transformará de una
a otra forma de energía; sin embargo, la
energía transformada no se aprovecha en
su totalidad, ya que una parte se pierde y
no está disponible para aprovecharse.
2 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Procesos naturales
3 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Procesos naturales
4 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Procesos naturales
5 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Procesos naturales
Mezcla de dos gases ideales
El volumen, la presión total y la temperatura permanecen constantes
La energía interna ni la entalpía del sistema se ven afectadas
El estado final es más distribuido al azar y por lo tanto más
probable que el estado inicial
6 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Espontaneidad
La energía se dispersa de forma
espontánea y, por lo tanto, se pierde la
capacidad de aprovecharla totalmente.
Un proceso espontáneo es aquel que
ocurre en la dirección lógica o natural y
en el cual no necesitamos participar
energéticamente para que se produzca.
7 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Direccionalidad Es un concepto que describe el sentido
que sigue un proceso.
La dirección lógica y natural de los
procesos naturales se relaciona con un
aumento de la entropía del universo.
Cuando una reacción química ocurre de
forma natural en determinadas
condiciones, no podrá ocurrir en
dirección contraria en esas mismas
condiciones, por lo tanto, se dice que los
procesos espontáneos son irreversibles. 8 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Puntos importantes sobre la
espontaneidad El carácter exotérmico favorece la
espontaneidad de una reacción, pero no la
garantiza.
No podemos predecir si una reacción
ocurrirá de manera espontánea si se
consideran solo los cambios de energía
del sistema.
La espontaneidad de una reacción química
no tiene relación alguna con su rapidez.
9 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
La segunda ley establece:
La energía se dispersa en forma
espontánea y, por lo tanto, se pierde la
capacidad de aprovecharla totalmente.
Para medir la cantidad de energía que se
dispersa durante un proceso, se usa una
propiedad llamada entropía (S).
10 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Entropía
Es una medida del grado de dispersión de la
energía en un sistema, entre las diferentes
posibilidades en que ese sistema puede
contener la energía.
A mayor dispersión mayor entropía.
La entropía del universo aumenta
siempre que ocurre un proceso
espontáneo, de tal forma que la
energía del universo tiende a la
dispersión. 11 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Estados de la materia y la entropía
Estado de mas baja entropía (más ordenado)
Estado de más alta entropía (mas disperso)
Cambios de estado
12 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Características generales Entropía estándar: es la entropía absoluta de
una sustancia a 1 atm y 25 °C
J/k ó J/k.mol
Las entropías de elementos y compuestos son positivas S° > 0
Es una propiedad de estado, en virtud de que su valor solo depende de los estados inicial y final de un proceso.
Es una propiedad extensiva, es decir su valor depende de la cantidad de materia involucrada.
13 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
S universo
S alrededores
S sistema
ΔSuniverso = ΔSsistema + ΔSalrededores 14 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
ΔSuniverso = ΔSsistema + ΔSalrededores
Proceso espontáneo ΔSuniverso >0
Proceso equilibrio ΔSuniverso = 0
Proceso no espontáneo ΔSuniverso <0
15 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Cambios en la entropía del sistema
aA + bB cC + dD
ΔS°reacc=[cS°(C)+dS°D]-[aS°(A)+bS°(B)]
ΔS°reacc =ΣnS°productos – ΣmS°reactivos
16 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Reglas generales para determinar la
entropía del sistema Si una reacción produce más moléculas
de gas que las que consume ΔS°>0
Si el número total de moléculas de gas disminuye ΔS°<0
Si no hay cambio neto en el número total de moléculas de gas, entonces ΔS° puede ser positivo o negativo, pero su valor será relativamente pequeño.
17 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Cambios en la entropía de los
alrededores
Sistema
Alrededores
Calor
S° A
um
enta
18 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Sistema
Alrededores
Calor
S° D
ism
inuye
19 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Proceso a presión constante
Qp = ΔHsistema
ΔSalrededores α – ΔHsistema
ΔSalrededores = – ΔHsistema / T
ΔHsistema negativo = ΔSalrededores positivo
ΔHsistema positivo = ΔSalrededores negativo
20 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Sistema
Alrededores
Temperatura alta
Incremento pequeño en la S
Calor
21 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
Sistema
Alrededores
Temperatura baja
Calor
Mayor incremento en la S
22 Docente: I.Q. María Ceniza Díaz Hernández
