4.3. Leyes de la Termodinámica

4.3. Leyes de la Termodinámica

1a 5.3. PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA. PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA: “LA CANTIDAD DE ENERGIA TOTAL EN EL UNIVERSO ES CONSTANTE.” “LA ENERGÍA NO SE CREA NI SE DESTRUYE, ÚNICAMENTE SE TRANSFORMA”. ΔE = q + W SISTEMA SISTEMA SISTEMA Energía (como trabajo o calor) Energía (como trabajo o calor) 2) Al fluir, la energía puede interconvertirse de una forma a otra. 1) La energía fluye de un sistema a otro (sistemas abiertos)

1a 5.3. PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA. PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA: “LA CANTIDAD DE ENERGIA TOTAL EN EL UNIVERSO ES CONSTANTE.” “LA ENERGÍA NO SE CREA NI SE DESTRUYE, ÚNICAMENTE SE TRANSFORMA”. ΔE = q + W Para cuantificar este calor se generó el concepto de ENTALPÍA. ENTALPÍA (representada con letra H) : es una función de estado que indica el calor liberado o absorbido por un sistema a presión constante ΔH = qp

2a 5.3. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA: “EN CAMBIOS ESPONTÁNEOS EL UNIVERSO TIENDE HACIA EL ESTADO DE MÁXIMO DESORDEN O MÁXIMA ENTROPÍA.” “LA ENTROPÍA DEL UNIVERSO ESTÁ EN CONSTANTE AUMENTO.” ENTROPÍA (representada con letra S): Es la medida cuantitativa del desorden de un sistema Es la energía no disponible para realizar un trabajo 3) La energía fluye en cierta dirección 4) La dirección en la que fluye es hacia la máxima entropía

PREDICCIÓN DE CAMBIOS DE ENTROPÍA CAMBIOS DE FASE Aumenta energía Aumenta entropía CAMBIOS DE TEMPERATURA Aumenta temperatura a 105°C a 190°C Aumenta entropía

PREDICCIÓN DE CAMBIOS DE ENTROPÍA CAMBIOS DE VOLUMEN Aumenta volumen Aumenta entropía MEZCLAS DE SUSTANCIAS Aumenta mezcla Aumenta entropía

PREDICCIÓN DE CAMBIOS DE ENTROPÍA INCREMENTO EN EL NÚMERO DE PARTÍCULAS F2(g) 2F(g) disociación de una molécula Aumenta número de partículas Aumenta entropía CAMBIOS EN EL NÚMERO DE MOLES DE SUSTANCIAS GASEOSAS 2H2O (g) 2H2 (g) + O2 (g) Aumenta número mol sustancias gaseosas Aumenta entropía

3a 5.3. TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA. TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA “LA ENTROPÍA DE UNA SUSTANCIA PURA, PERFECTAMENTE CRISTALINA (perfectamente ordenada) ES CERO EN el cero absoluto de temperatura.” MAYOR ENTROPÍA ENTROPÍA MEDIA ENTROPÍA CERO MENOR ENTROPÍA 5) El valor entropía cero no es la dirección de los cambios en el Universo

¿Los organismos vivos violan la Segunda Ley de la Termodinámica? Los organismos vivos acumulan materia y energía de los alrededores y organizan sus células para formar un sistema de orden creciente, entonces su entropía disminuye. Sin embargo, una planta por ejemplo, distribuye calor y desperdicios hacia los alrededores, aumentando la entropía del ambiente, en un grado mayor que la disminución de la entropía causada por el ordenamiento interno. Un pájaro por ejemplo, consume animales más pequeños y partes de plantas, es decir, destruye cuerpos de orden. Esparce su excremento a su alrededor y difunde continuamente calor. Finalmente, el pájaro morirá y su cuerpo se descompondrá. La muerte, que todo ser viviente tarde o temprano sucumbe a ella, es una expresión del dominio de la Segunda Ley de la Termodinámica y del aumento permanente de entropía. Los seres vivos ganan orden a partir de desordenar con creces su medio ambiente, pero en un lapso corto se desordenarán aumentando la entropía. Matemáticamente: ΔS(+)ambiente + ΔS(-)sistema > 0 es decir: ΔSUniverso > 0

Muerte térmica del Universo De acuerdo con la Segunda Ley de la Termodinámica, todos los procesos que ocurren en el Universo aumentan la entropía del mismo y tienden hacia el equilibrio. El estado de equilibrio, implica que no hay en el sistema gradientes de temperatura, ni de presión ni de concentración, es decir, el sistema es perfectamente homogéneo. En un sistema en equilibrio la entropía es máxima y ya no es posible que se lleve a cabo ningún tipo de proceso sin intervención externa. La teoría de la muerte térmica del Universo, postula que éste se dirige hacia el equilibrio y cuando se alcance dicho estado, el Universo habrá muerto. No existirán más procesos y el tiempo ya no transcurrirá. El Universo será una sopa homogénea de partículas en movimiento caótico y al azar.

1) La energía fluye de un sistema a otro (sistemas abiertos) El flujo de energía es abierto y se transfiere de un organismo a otro o a su entorno. La energía luminosa forma energía química . Esta puede interconvertirse en otros tipos de energía . Uno de ellos es el calor. El calor es una forma de energía que no puede reutilizar. El flujo de energía es unidireccional. Proviene del sol y no retorna hacia él. ENERGÍA LUMINOSA 2) Al fluir, la energía puede interconvertirse de una forma a otra. ENERGÍA QUÍMICA ENERGÍA dispersada como calor ENERGÍA QUÍMICA 3) La energía fluye en cierta dirección 4) La dirección en la que fluye es hacia la máxima entropía ENERGÍA QUÍMICA 5) El valor entropía cero no es la dirección de los cambios en el Universo

4.3. Leyes de la Termodinámica