Entalpía Entropía Fases 633534

Entalpía Entalpía (del prefijo en y del griego thalpein calentar), tal palabra fue escrita en 1850 por el físico alemán Clausius. La entalpía es una magnitud de termodinámica simbolizada con la letra H, la variación de entalpía expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, o, lo que es lo mismo, la cantidad de energía que tal sistema puede intercambiar con su entorno.

Entalpía Termodinámica La entalpía (simbolizada generalmente como "H", también llamada contenido de calor, y calculada en J en el sistema internacional de unidades o también en kcal o, si no, dentro del sistema anglo: "BTU"), es una variable de estado, (lo que quiere decir que, sólo depende de los estados inicial y final) que se define como la suma de la energía interna de un sistema termodinámico y el producto de su volumen y su presión. La entalpía total de un sistema no puede ser medida directamente, al igual que la energía interna, en cambio, la variación de entalpía de un sistema sí puede ser medida experimentalmente. El cambio de la entalpía del sistema causado por un proceso llevado a cabo a presión constante, es igual al calor absorbido por el sistema durante dicho proceso. La entalpía se define mediante la siguiente fórmula:

Donde: •

H es la entalpía (en julios).

•

U es la energía interna (en julios).

•

p es la presión del sistema (en pascales).

•

V es el volumen del sistema (en metros cúbicos).

Sin importar si la presión externa es constante, la variación infinitesimal de la entalpía obedece a: dH = T dS + V dP (S es la entropía) Siempre y cuando el único trabajo realizado sea a través de un cambio de volumen. La entalpía es la cantidad de calor, a presión constante, que transfiere una sustancia. Puesto que la expresión T dS siempre representa una transferencia de calor, tiene sentido tratar la entalpía como una medida del calor total del sistema, siempre y cuando la presión se mantenga constante; esto explica el término contenido de calor.

Entropía El término Entropía (tendencia natural de la pérdida del orden) puede referirse a Entropía es un concepto en termodinámica, mecánica estadística y teoría de la información. Los conceptos de información y entropía están ampliamente relacionados entre sí, aunque se tardó años en el desarrollo de la mecánica estadística y la teoría de la información para hacer esto aparente. Este artículo versa sobre la entropía, en la formulación que hace de ella

la Teoría de la información. Esta entropía se llama frecuentemente entropía de Shannon, en honor a Claude E. Shannon.

La entropía nos indica el límite teórico para la compresión de datos. También es una medida de la información contenida en el mensaje. Su cálculo se realiza mediante la siguiente fórmula:

Diagrama de fase En termodinámica y ciencia de materiales se denomina diagrama de fase a la representación gráfica de las fronteras entre diferentes estados de la materia de un sistema, en función de variables elegidas para facilitar el estudio del mismo. Cuando en una de estas representaciones todas las fases corresponden a estados de agregación diferentes se suele denominar diagrama de cambio de estado. En ciencia de materiales se utilizan ampliamente los diagramas de fase binarios, mientras que en termodinámica se emplean sobre todo los diagramas de fase de una sustancia pura.

Diagrama de fase de una sustancia pura Los diagramas de fase más sencillos son los de presión - temperatura de una sustancia pura, como puede ser el del agua. En el eje de ordenadas se coloca la presión y en el de abcisas la temperatura. Generalmente, para una presión y temperatura dadas, el cuerpo presenta una única fase excepto en las siguientes zonas: •

Punto triple: En este punto del diagrama coexisten los estados sólido, líquido y gaseoso. Estos puntos tienen cierto interés, ya que representan un invariante y por lo tanto se pueden utilizar para calibrar termómetros.

•

Los pares (presión, temperatura)que corresponden a una transición de fase entre: ○

Dos fases sólidas: Cambio alotrópico;

○

entre una fase sólida y una fase líquida: fusión - solidificación;

○

entre una fase sólida y una fase vapor (gas): sublimación - deposición (o sublimación inversa);

○

entre una fase líquida y una fase vapor: vaporización - condensación (o licuefacción);

Es importante señalar que la curva que separa las fases vapor-líquido se detiene en un punto llamado punto crítico. Más allá de este punto, la materia se presenta como un fluido supercrítico que tiene propiedades tanto de los líquidos como de los gases. Modificando la presíón y temperatura en valores alrededor del punto crítico se producen reacciones que pueden tener interés industrial, como por ejemplo las utilizadas para obtener café descafeinado. es preciso anotar que, en el diagrama PV del agua, la línea que separa los estados líquido y sólido tiene pendiente negativa, lo cual es algo bastante inusual. Esto quiere decir que aumentando la presíon el hielo se funde, y también que la fase sólida tiene menor densidad que la fase líquida.

Diagrama de fase binario Cuando aparecen varias sustancias, la representación de los cambios de fase puede ser más compleja. Un caso particular, el más sencillo, corresponde a los diagramas de fase binarios. Ahora las variables a tener en cuenta son la temperatura y la concentración, normalmente en masa. En un diagrama binario pueden aparecer las siguientes regiones:

•

Sólido puro o solución sólida

•

Mezcla de soluciones sólidas (eutéctica, eutectoide, peritéctica, peritectoide)

•

Mezcla sólido - líquido

•

Únicamente líquido, ya sea mezcla de líquidos inmiscibles (emulsión), ya sea un líquido completamente homogéneo.

•

Mezcla líquido - gas

•

Gas (lo consideraremos siempre homogéneo, trabajando con pocas variaciones da altitud).

Hay punto y líneas en estos diagramas importantes para su caracterización: •

Línea de líquidus, por encima de la cual solo existen fases líquidas.

•

Línea de sólidus, por debajo de la cual solo existen fases sólidas.

•

Línea eutéctica y eutectoide. Son líneas horizontales (isotermas) en las que tienen lugar transformaciones eutécticas y eutectoides, respectivamente.

•

Línea de solvus, indica las temperaturas para las cuales una solución sólida (α)de A y B deja de ser soluble para transformarse en (α)+ sustancia pura (A ó B).

•

Concentraciones definidas, en las que ocurren transformaciones a temperatura constante: ○

Eutéctica

○

Eutectoide

○

Peritéctica

○

Perictectoide

○

Monotéctica