segundo PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA 3ra clase

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segundo PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA.
POSTULADO DE EVOLUCIÓN.
Segundo principio.
 "En un sistema aislado, sólo pueden ocurrir procesos espontáneos que van acompañados de un aumento de entropía". 
"La Entropía (S) del Universo siempre crece, con cada proceso que se produce en él". 
Segundo principio.
El primer principio se refiere a la energía total. 
Pero no toda la energía de un sistema está disponible para realizar trabajo. 
De acuerdo a este concepto, hay una energía útil y otra inútil (es decir “no disponible” para realizar trabajo). Cuando se dice que un proceso consume energía, en realidad se está refiriendo a la energía útil
 
Así, la energía total del sistema es la suma de la energía útil más la inútil. E total sist = Eútil sist + Einútil sist 
Segundo principio.
El Segundo principio refiere que cuando ocurre un proceso espontáneo, disminuye la capacidad del sistema de realizar trabajo, es decir, disminuye su Energía libre (∆F< 0).
Siempre que ocurre un proceso, hay transformación de energía útil (F) en energía inútil (calor).
En consecuencia, dado que en cualquier proceso, al menos una parte de la energía que implica se transforma en calor, ésta es la única forma de energía que aumenta constantemente
Segundo principio.
La energía útil que contiene el sistema es una variable de estado que se denomina energía libre (F) y mide la energía que está disponible para realizar trabajo.
Aplicando esto a los procesos espontáneos, vemos que todos ellos se acompañan de disminución de F (ΔF < 0).
Cuando un sistema aumenta su energía libre durante un proceso (ΔF > 0 ) es porque recibe E libre del entorno. Un proceso así no puede darse en un sistema aislado.
Segundo principio.
La entropía (S) es una propiedad del sistema relacionada con su contenido de energía que no puede ser transformada en trabajo (es una medida del grado de inutilidad de su Ei). 
La energía entrópica (o "inútil") se obtiene multiplicando S x T (entropía por temperatura).
La entropía mide el grado de desorden del sistema, y cuanto mayor sea el mismo, menor es su capacidad para realizar trabajo. "S" es una propiedad del sistema y es una variable de estado.
Segundo principio.
La variación de entropía (∆S)= Q/T
Por ejemplo difusión de un gas dentro de un recipiente 
Ordenado microscópicamente Desorden Microscopio 
 
Inhomogeneo Macroscopicamente Homogeneidad Macroscopica
Segundo principio.
Ejercicio 1
a) Si se suministra 1000 J de calor a un cuerpo y éste aumenta su entropía en 10 J/ K, ¿Cuál es la temperatura de la sustancia.?
Si se le entregara la misma cantidad de calor al mismo cuerpo a temperatura ambiente (298 K). ¿Qué aumento produciría en su entropía.? 
a) La variación de entropía (∆S)= Q/T 
 
 T = Q/ ∆S
 T = 1000 J/ 10 J/ K
 T = 100 K
b) ∆S= Q/T 
 ∆S= 1000 J/ 298K
∆S=3,35 J/ K
 
Segundo principio.
Ejercicio 2
¿Cómo cambia la entropía de un sistema para cada uno de los siguientes procesos?
a)Un sólido se funde.
 Cuando una sustancia en estado sólido funde, pasa al estado líquido más desordenado. ... Decimos entonces que los cambios de estado, desde sólido a gas, provocan un aumento de la entropía del sistema. En términos generales, la entropía aumenta cuando el sistema se desordena y disminuye cuando aumenta el orden molecular.
b)Un líquido se congela.
Cuando el agua se congela, su entropía disminuye porque las moléculas de agua en el hielo se encuentran en un estado más ordenado, con menor libertad de movimiento.
c)Un vapor se convierte en sólido
Si se produce un paso de estado gaseoso a estado sólido de manera directa, el proceso es llamado sublimación inversa y da lugar al aumento de la entropía del sistema (tendencia al desorden de las partículas que lo componen).
¿
 
Segundo principio.
Ejercicio 2
d)Un vapor se condensa en un líquido.
La condensación es el cambio de estado de la materia que se encuentra en forma gaseosa (generalmente en vapores) y pasa a forma líquida. Mientras que el estado líquido es más favorable desde el punto de vista energético, disminuye la entropía.
e)Un sólido sublima
Es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido.Por ejemplo la reacción de sublimación del yodo, la entropía aumentará, ΔS>0, ya que pasamos de un sólido que es ordenado a un gas que es altamente desordenado
f)Síntesis de una molécula de ATP
Cuando se obtiene una molécula (ATP) a partir de otras moléculas mas simples (ADPyPi),el ∆S es negativo, significa que el sistema se vuelve más ordenado.
e)La digestión luego de una ingesta copiosa
La digestión es el proceso de transformación por hidrolisis de los alimentos en moléculas mas simples, ∆ S es positivo, el sistema se vuelve más desordenado durante este proceso.
g)La degradación de glucógeno
∆S es el cambio de entropía del sistema durante la reacción. Si ∆S es positivo, el sistema se vuelve más desordenado durante la reacción (por ejemplo, cuando una molécula grande se divide en varias más pequeñas, el glucógeno se degrada a glucosa libre. 
Segundo principio.
Ejercicio 3
Cuáles de los siguientes procesos son espontáneos y cuáles no lo son?
a)Disolver NaCl en sopa caliente.
 Disolución de cloruro sódico en agua. Para la disolución de cualquier sal iónica la entropía aumenta, ΔS>0. Es un proceso espontáneo sin gasto de energía(ΔF <0).
b)Escalar una montaña. 
Para subir y escalar una montaña gastamos energía (ΔF >0). de nuestro organismo, ΔS<0. Para realizar estos procesos no espontáneos tenemos que aplicar una energía por nuestra parte, pues por sí solos no se producen.
c)Esparcir una fragancia en una habitación, destapando una botella de perfume.
  Cuando un perfume esta en el frasco están las moléculas juntas, entonces cuando
 se cae o esparce las moléculas se esparcen y eso hace que huela la habitanción. Las moléculas estaban ordenadas dentro del frasco y se desordenan, ΔS>0. Es un proceso espontáneo sin gasto de energía (ΔF <0).
 
 Disolución  de cloruro de sódico en agua
                       
Tal y como hemos visto en el apartado de teoría, para la disolución de cualquier sal iónica la entropía aumenta, ΔS>0.
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Segundo principio.
 Ejercicio 4
 La F por mol de un ión entre el interior y el exterior celular es de - 3000 joules:
 a) En qué sentido se mueve espontáneamente este ión.
Se mueve espontaneamente desde el interior al exterior ya que su variación de energía libre es negativa, es decir menor que 0. Es un proceso espontáneo sin gasto de energía(ΔF <0).
 b) Cómo es la S al moverse del interior al exterior celular.
Los iones al ir del interior al exterior se desordenan, aumentan su entropía , S es mayor 
que cero (ΔS>0).
c) En función al F determine el estado termodinámico del sistema si su situación no 
 varía en el tiempo.
 
En el próxima clase podremos responder esta pregunta!!!