Para entender la termodinámica, la entalpía y la entropía son dos conceptos fundamentales que nadie puede pasar por alto. Saber la diferencia entre entalpía y entropía nos ayuda a aprobar nuestro examen de ciencias y brinda una explicación racional para muchos procesos que presenciamos a diario. La termodinámica puede explicar todo, desde el cambio de fases hasta la transferencia de energía en un solo estado.
Puntos clave
- La entalpía representa la energía total de un sistema, mientras que la entropía mide el grado de desorden o aleatoriedad del sistema.
- Un cambio positivo en la entalpía implica absorción de calor, mientras que un cambio negativo significa liberación de calor; el aumento de la entropía indica un aumento del desorden, mientras que la disminución de la entropía sugiere orden.
- Tanto la entalpía como la entropía influyen en la espontaneidad de las reacciones, con cambios de entalpía más negativos y cambios de entropía más positivos que hacen que las reacciones sean más espontáneas.
Entalpía vs Entropía
La diferencia entre entalpía y entropía es que la entalpía es la medida de la energía total de un sistema, que es la suma de la energía interna y el producto de la presión y el volumen. Por otro lado, la entropía es la cantidad de energía térmica en un sistema que no está disponible para su conversión en trabajo.
La entalpía de un sistema termodinámico se define como una función de estado que se calcula a presión constante (gran atmósfera abierta). La unidad de entalpía es la misma que la energía, es decir, J, en la unidad SI, porque es la suma de la energía interna de un sistema y el producto de la presión y el cambio de volumen. La entalpía total de un sistema no se puede medir directamente. Entonces, medimos el cambio en la entalpía de un sistema.
En palabras simples, la entropía es la medida de la aleatoriedad o el caos en un sistema. Es una propiedad extensiva, lo que significa que el valor de la entropía cambia según la cantidad de materia en el sistema. Si un sistema es altamente ordenado (menos caótico), tiene baja entropía y viceversa. La unidad SI de entropía es J⋅K-1.
Tabla de comparación
| Parámetros de comparación | Entalpía | Entropía |
|---|---|---|
| Definición | La entalpía es la suma de la energía interna y el producto de la presión y el volumen de un sistema termodinámico. | La entropía es la cantidad de energía térmica de un sistema que no está disponible para convertirla en trabajo mecánico o útil. |
| Measurement | La entalpía total de un sistema no se puede medir directamente, por lo que calculamos el cambio de entalpía. | Medir la entropía de un sistema se refiere a la cantidad de desorden o caos presente en un sistema termodinámico. |
| Unidad | La unidad SI de entalpía es la misma que la de la energía, por lo que se puede medir en J. | La unidad SI de entropía para la unidad de masa es J⋅K-1⋅kg-1 y para la entropía por unidad de cantidad de sustancia es J⋅K-1⋅mol−1. |
| Símbolo | La entalpía se denota por H. | La entropía se denota por S. |
| Historia | Un científico llamado Heike Kamerlingh Onnes acuñó el término "entalpía". | Un físico alemán llamado Rudolf Clausius acuñó el término “entropía”. |
| condiciones favorables | Un sistema termodinámico siempre favorece la entalpía mínima. | Un sistema termodinámico siempre prefiere la máxima entropía. |
¿Qué es la entalpía?
La entalpía es una propiedad termodinámica que se refiere a la suma de la energía interna y el producto de la presión y el volumen de un sistema. La Entalpía de un sistema significa su capacidad para liberar calor, por lo que tiene la misma unidad que la energía (julios, calorías, etc.). La entalpía se denota por H.
Es imposible calcular la entalpía total de un sistema ya que es imposible conocer el punto cero. Entonces, el cambio de entalpía se calcula entre un estado y otro cuando la presión es constante. La fórmula de la entalpía es H = E + PV, donde E es la energía interna del sistema, P es la presión y V es el volumen.
La entalpía es muy importante en un sistema termodinámico, ya que determina si una reacción química es endotérmica o exotérmica. También se utiliza para calcular el calor de reacción, la potencia mínima necesaria para un compresor, etc.
¿Qué es la entropía?
La entropía es una propiedad extensiva y es la medida de la aleatoriedad o el caos en un sistema termodinámico. El valor de la entropía cambia con el cambio en la cantidad de materia en el sistema. La entropía se denota por S, y las unidades comunes de entropía son julios por kelvin J⋅K-1 o J⋅K-1⋅kg-1 para la entropía por unidad de masa. Dado que la entropía mide la aleatoriedad, un sistema muy ordenado tiene una entropía baja.
Existen varios métodos para calcular la entropía de un sistema. Pero dos de las formas más comunes son calcular la entropía de un proceso reversible y un isotérmico proceso. Para calcular la entropía de un proceso reversible, la fórmula es S = kB ln W donde kB es la constante de Boltzmann y su valor es igual a 1.38065 × 10-23 J/K, y W es el número de estados posibles. Para calcular la entropía de un proceso isotérmico, la fórmula es ΔS = ΔQ / T, donde ΔQ se refiere al cambio de calor y T es la temperatura absoluta del sistema en Kelvin.
El derretimiento del hielo en el agua, seguido de su vaporización en vapor, es un ejemplo de caos creciente y entropía decreciente. Cuando el cubo de hielo gana energía, la energía térmica afloja su estructura para formar líquido y, por lo tanto, aumenta el caos en el sistema. Algo similar sucede cuando el líquido cambia a un estado de vapor. Pero, al enfocarse en el sistema, la entropía disminuye mientras que la entropía del entorno aumenta.
Principales diferencias entre entalpía y entropía
- La entalpía es la suma de la energía interna y el producto de la presión y el volumen de un sistema termodinámico. Por otro lado, la entropía es la cantidad de energía térmica de un sistema que no está disponible para convertirla en trabajo mecánico o útil.
- Medir la entalpía significa medir el cambio de entalpía de un sistema, mientras que la entropía se refiere a la cantidad de desorden o caos en un sistema.
- La unidad de entalpía del SI es la misma que la de la energía y, por lo tanto, se puede medir en J, mientras que la unidad de entropía del SI para la unidad de masa es J⋅K−1⋅kg−1, y para la entropía por unidad de cantidad de sustancia es J⋅K-1⋅mol−1.
- La entalpía se denota por H, mientras que la entropía se denota por S.
- Heike Kamerlingh Onnes acuñó el término “entalpía”, mientras que Rudolf Clausius acuñó el término “entropía”.
- En un sistema termodinámico, se prefiere la entalpía mínima, mientras que en el mismo sistema se prefiere la entropía máxima.
- https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/j100362a018
- https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2014/md/c4md00057a
Última actualización: 11 de junio de 2023
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Piyush Yadav ha pasado los últimos 25 años trabajando como físico en la comunidad local. Es un físico apasionado por hacer que la ciencia sea más accesible para nuestros lectores. Tiene una licenciatura en Ciencias Naturales y un Diploma de Postgrado en Ciencias Ambientales. Puedes leer más sobre él en su página de biografía.
La entalpía y la entropía son fundamentales para comprender si una reacción química es endotérmica o exotérmica. Estos son conceptos fundamentales para cualquiera que estudie química.
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