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Termodinámica química

Termodinámica química

La termodinámica química es el estudio de la interrelación del calor y el trabajo con reacciones químicas o con cambios físicos de estado dentro de los límites de las leyes de la termodinámica.

La termodinámica química implica no solo mediciones de laboratorio de varias propiedades termodinámicas, sino también la aplicación de métodos matemáticos para el estudio de preguntas químicas y la espontaneidad de los procesos.

La estructura de la termodinámica química se basa en las dos primeras leyes de la termodinámica. A partir de la primera ley de la termodinámica y la segunda ley de la termodinámica, se pueden derivar cuatro ecuaciones denominadas "ecuaciones fundamentales de Gibbs". A partir de estos cuatro, se pueden derivar una multitud de ecuaciones, que relacionan las propiedades termodinámicas del sistema termodinámico, usando matemáticas relativamente simples. Esto delinea el marco matemático de la termodinámica química.

Historia de la termodinámica química

En 1865, el físico alemán Rudolf Clausius, en su Mechanical Theory of Heat, sugirió que los principios de la termoquímica, por ejemplo, el calor generado en las reacciones de combustión, podrían aplicarse a los principios de la termodinámica. Sobre la base del trabajo de Clausius, entre los años 1873-76 el físico matemático estadounidense Willard Gibbs publicó una serie de tres artículos, el más famoso fue el documento Sobre el equilibrio de sustancias heterogéneas.

En estos artículos, Gibbs mostró cómo las dos primeras leyes de la termodinámica podría medirse gráfica y matemáticamente para determinar tanto el equilibrio termodinámico de las reacciones químicas como sus tendencias a ocurrir o avanzar. La colección de documentos de Gibbs proporcionó el primer cuerpo unificado de teoremas termodinámicos a partir de los principios desarrollados por otros, como Clausius y Sadi Carnot.

A principios del siglo XX, dos publicaciones importantes aplicaron con éxito los principios desarrollados por Gibbs a los procesos químicos, y así establecieron los cimientos de la ciencia de la termodinámica química. El primero fue el libro de texto de 1923 Termodinámica y la Energía Libre de Sustancias Químicas de Gilbert N. Lewis y Merle Randall. Este libro fue responsable de suplantar la afinidad química con el término energía libre en el mundo de habla inglesa.

El segundo fue el libro de 1933 Modern Thermodynamics por los métodos de Willard Gibbs, escrito por EA Guggenheim.. De esta manera, Lewis, Randall y Guggenheim son considerados los fundadores de la termodinámica química moderna debido a la gran contribución de estos dos libros para unificar la aplicación de la termodinámica a la química.

Características de la termodinámica química

El objetivo primario de la termodinámica química es el establecimiento de un criterio para la determinación de la factibilidad o espontaneidad de una transformación dada. [3] De esta manera, la termodinámica química se usa generalmente para predecir los intercambios de energía que ocurren en los siguientes procesos:

  • Reacciones químicas
  • Cambios de fase
  • La formación de soluciones

Las siguientes funciones de estado son de primordial importancia en la termodinámica química:

La mayoría de las identidades en la termodinámica química surgen de la aplicación de la primera y la segunda leyes de la termodinámica, en particular la ley de conservación de la energía , a estas funciones estatales.

Las 3 leyes de la termodinámica:

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Última revisión: 21 de febrero de 2018

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