Potencial Químico

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ID:(790, 0)



Potencial Químico

Description

Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$U$
U
Energía interna
J
$G$
G
Energía libre de Gibbs
J
$F$
F
Energía libre de Helmholtz
J
$S$
S
Entropía
J/K
$N_i$
N_i
Numero de partículas del tipo $i$
-
$\mu_i$
mu_i
Potencial químico de las partículas del tipo $i$
J
$p$
p
Presión
Pa
$T$
T
Temperatura
K
$dU$
dU
Variación de la energía interna
J
$dS$
dS
Variación de la entropía
J/K
$dG$
dG
Variación de la función de Gibbs
J
$dF$
dF
Variación de la función de Helmholtz
J
$dp$
dp
Variación de la presión
Pa
$dT$
dT
Variación de la temperatura
K
$dN_i$
dN_i
Variación del numero de partículas del tipo $i$
-
$dV$
dV
Variación del volumen
m^3
$V$
V
Volumen
m^3/mol

Cálculos


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Ecuaciones


Ejemplos

La entrop a depende de la energ a interna U y del volumen a lo que debemos sumar el n mero de part culas N_i:\\n\\n

$S=S(U,V,N_i)$



Por ello el diferencial es con

$ dS =\left(\displaystyle\frac{\partial S}{\partial U}\right)_{V,N_i} dU +\left(\displaystyle\frac{\partial S}{\partial V}\right)_{U,N_i} dV +\displaystyle\sum_i\left(\displaystyle\frac{\partial S}{\partial N_i}\right)_{U,V,N_j} dN_i $

(ID 8007)

La variaci n de la entrop a con el n mero de part culas se define como el potencial qu mico con

$ \mu_i \equiv \left(\displaystyle\frac{\partial S }{\partial N_i }\right)_{U,V,N_j}$

(ID 8009)

El diferencial de la Entrop a es con energía interna $J$, entropía $J/K$, numero de partículas del tipo $i$ $-$, variación de la energía interna $J$, variación de la entropía $J/K$, variación del numero de partículas del tipo $i$ $-$, variación del volumen $m^3$ y volumen $m^3/mol$

$ dS =\left(\displaystyle\frac{\partial S}{\partial U}\right)_{V,N_i} dU +\left(\displaystyle\frac{\partial S}{\partial V}\right)_{U,N_i} dV +\displaystyle\sum_i\left(\displaystyle\frac{\partial S}{\partial N_i}\right)_{U,V,N_j} dN_i $



Con la primera ley de la termodin mica con

$ dS =\left(\displaystyle\frac{\partial S}{\partial U}\right)_{V,N_i} dU +\left(\displaystyle\frac{\partial S}{\partial V}\right)_{U,N_i} dV +\displaystyle\sum_i\left(\displaystyle\frac{\partial S}{\partial N_i}\right)_{U,V,N_j} dN_i $

\\n\\nse tiene que\\n\\n

$dS=\displaystyle\frac{1}{T}dU+\displaystyle\frac{p}{T}dV$

\\n\\npor lo que se concluye que\\n\\n

$\left(\displaystyle\frac{\partial S}{\partial U}\right)_{V,N_i}=\displaystyle\frac{1}{T}$

,\\n\\n

$\left(\displaystyle\frac{\partial S}{\partial V}\right)_{U,N_i}=\displaystyle\frac{p}{T}$



y la definici n del potencial qu mico con entropía $J/K$, numero de partículas del tipo $i$ $-$ y potencial químico de las partículas del tipo $i$ $J$

$ \mu_i \equiv \left(\displaystyle\frac{\partial S }{\partial N_i }\right)_{U,V,N_j}$



se tiene que con entropía $J/K$, numero de partículas del tipo $i$ $-$ y potencial químico de las partículas del tipo $i$ $J$

$ dS =\displaystyle\frac{1}{ T } dU +\displaystyle\frac{ p }{ T } dV +\displaystyle\sum_i\displaystyle\frac{ \mu_i }{ T } dN_i $

(ID 8008)

En caso de un sistema en equilibrio la entrop a es m xima y la variaci n cero:\\n\\n

$dS=0$



Si el sistema esta en un volumen fijo (dV=0) y en una ba o t rmico (dU=0) se tiene que con potencial químico de las partículas del tipo $i$ $J$, presión $Pa$, temperatura $K$, variación de la energía interna $J$, variación de la entropía $J/K$, variación del numero de partículas del tipo $i$ $-$ y variación del volumen $m^3$ dar que de

$ dS =\displaystyle\frac{1}{ T } dU +\displaystyle\frac{ p }{ T } dV +\displaystyle\sum_i\displaystyle\frac{ \mu_i }{ T } dN_i $



sigue que con potencial químico de las partículas del tipo $i$ $J$, presión $Pa$, temperatura $K$, variación de la energía interna $J$, variación de la entropía $J/K$, variación del numero de partículas del tipo $i$ $-$ y variación del volumen $m^3$

$\displaystyle\sum_i \mu_i dN_i =0$

(ID 8010)

La energ a interna depende de la entrop a S y del volumen a lo que debemos sumar el n mero de particulas N_i:\\n\\n

$U=U(S,V,N_i)$



Por ello el diferencial es con

$ dU =\left(\displaystyle\frac{\partial U }{\partial S }\right)_{ V , N_i } dS +\left(\displaystyle\frac{\partial U }{\partial V }\right)_{ S , N_i } dV +\displaystyle\sum_i\left(\displaystyle\frac{\partial U }{\partial N_i }\right)_{ S , V , N_j } dN_i $

(ID 8013)

El diferencial de la energ a interna es con energía interna $J$, entropía $J/K$, numero de partículas del tipo $i$ $-$, variación de la energía interna $J$, variación de la entropía $J/K$, variación del numero de partículas del tipo $i$ $-$, variación del volumen $m^3$ y volumen $m^3/mol$

$ dU =\left(\displaystyle\frac{\partial U }{\partial S }\right)_{ V , N_i } dS +\left(\displaystyle\frac{\partial U }{\partial V }\right)_{ S , N_i } dV +\displaystyle\sum_i\left(\displaystyle\frac{\partial U }{\partial N_i }\right)_{ S , V , N_j } dN_i $



Con la primera ley de la termodin mica con

$ dU =\left(\displaystyle\frac{\partial U }{\partial S }\right)_{ V , N_i } dS +\left(\displaystyle\frac{\partial U }{\partial V }\right)_{ S , N_i } dV +\displaystyle\sum_i\left(\displaystyle\frac{\partial U }{\partial N_i }\right)_{ S , V , N_j } dN_i $

\\n\\nse concluye que\\n\\n

$\left(\displaystyle\frac{\partial U}{\partial S}\right)_{V,N_i}=T$

,\\n\\n

$\left(\displaystyle\frac{\partial U}{\partial V}\right)_{S,N_i}=-p$



se tiene que debe ser con entropía $J/K$, numero de partículas del tipo $i$ $-$ y potencial químico de las partículas del tipo $i$ $J$

$ \mu_i \equiv \left(\displaystyle\frac{\partial S }{\partial N_i }\right)_{U,V,N_j}$



y se tiene con entropía $J/K$, numero de partículas del tipo $i$ $-$ y potencial químico de las partículas del tipo $i$ $J$

$ dU = T dS - p dV + \displaystyle\sum_i \mu_i dN_i $

(ID 8014)

La energ a libre de Helmholtz depende de la temperatura T y del volumen a lo que debemos sumar el n mero de particulas N_i:\\n\\n

$F=F(T,V,N_i)$



Por ello el diferencial es con

$dF=\left(\displaystyle\frac{\partial F}{\partial T}\right)_{V,N_i}dT+\left(\displaystyle\frac{\partial F}{\partial V}\right)_{T,N_i}dV+\sum_i\left(\displaystyle\frac{\partial F}{\partial N_i}\right)_{T,V,N_j}dN_i$

(ID 8011)

El diferencial de la energ a libre de Helmholtz es con energía libre de Helmholtz $J$, numero de partículas del tipo $i$ $-$, temperatura $K$, variación de la función de Helmholtz $J$, variación de la temperatura $K$, variación del numero de partículas del tipo $i$ $-$, variación del volumen $m^3$ y volumen $m^3/mol$

$dF=\left(\displaystyle\frac{\partial F}{\partial T}\right)_{V,N_i}dT+\left(\displaystyle\frac{\partial F}{\partial V}\right)_{T,N_i}dV+\sum_i\left(\displaystyle\frac{\partial F}{\partial N_i}\right)_{T,V,N_j}dN_i$



Como por otro lado la energ a libre de Helmholtz es con

$dF=\left(\displaystyle\frac{\partial F}{\partial T}\right)_{V,N_i}dT+\left(\displaystyle\frac{\partial F}{\partial V}\right)_{T,N_i}dV+\sum_i\left(\displaystyle\frac{\partial F}{\partial N_i}\right)_{T,V,N_j}dN_i$

\\n\\npor lo que\\n\\n

$\left(\displaystyle\frac{\partial F}{\partial T}\right)_{V,N_i}=-S$

,\\n\\n

$\left(\displaystyle\frac{\partial F}{\partial V}\right)_{T,N_i}=-p$

\\n\\nse tiene que como la variaci n de la energ a libre de Helmholtz en funci n de la variaci n de part culas es igual a aquella de la entrop a \\n\\n

$\left(\displaystyle\frac{\partial F}{\partial N_i}\right)_{V,T} = \left(\displaystyle\frac{\partial S}{\partial N_i}\right)_{U,V}=\mu_i$



y se tiene con

$ dF =- S dT - p dV + \displaystyle\sum_i \mu_i dN_i $

(ID 8015)

La energ a libre de Gibbs depende de la presi n p y de la temperatura T a lo que debemos sumar el n mero de part culas N_i:\\n\\n

$G=G(p,T,N_i)$



Por ello el diferencial es con

$ dG =\left( \displaystyle\frac{\partial G}{\partial T}\right)_{p,N_i} dT +\left(\displaystyle\frac{\partial G}{\partial p}\right)_{T,N_i} dp +\displaystyle\sum_i\left(\displaystyle\frac{\partial G}{\partial N_i}\right)_{T,p,N_j} dN_i $

(ID 8012)

El diferencial de la energ a libre de Gibbs es con

$ dG =\left( \displaystyle\frac{\partial G}{\partial T}\right)_{p,N_i} dT +\left(\displaystyle\frac{\partial G}{\partial p}\right)_{T,N_i} dp +\displaystyle\sum_i\left(\displaystyle\frac{\partial G}{\partial N_i}\right)_{T,p,N_j} dN_i $



Como por otro lado la energ a libre de Gibbs es con

$ dG =- S dT + V dp $

\\n\\npor lo que\\n\\n

$\left(\displaystyle\frac{\partial G}{\partial T}\right)_{p,N_i}=-S$

,\\n\\n

$\left(\displaystyle\frac{\partial G}{\partial p}\right)_{T,N_i}=V$

\\n\\nse tiene que como la variaci n de la energ a libre de Gibbs en funci n de la variaci n de part culas es igual a aquella de la entrop a \\n\\n

$\left(\displaystyle\frac{\partial G}{\partial N_i}\right)_{p,T} = \left(\displaystyle\frac{\partial S}{\partial N_i}\right)_{U,V}=\mu_i$



y se tiene con

$ dG =- S dT + V dp +\displaystyle\sum_i \mu_i dN_i $

(ID 8016)


ID:(790, 0)