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Energía libre de Gibbs
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La energía libre de Gibbs representa la porción de la entalpía de un sistema que está disponible para realizar trabajo.
ID:(885, 0)
Mecanismos
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La energía libre de Gibbs es un potencial termodinámico que representa la cantidad máxima de trabajo que un sistema puede realizar a temperatura y presión constantes. Cuantifica el trabajo máximo utilizable, excluyendo el trabajo realizado por los cambios de presión-volumen, que un sistema puede realizar al pasar de un estado a otro bajo estas condiciones.
El cambio en la energía libre de Gibbs durante un proceso indica si el proceso es espontáneo. Un cambio negativo en la energía libre de Gibbs significa que el proceso es espontáneo, mientras que un cambio positivo significa que el proceso no es espontáneo. Cuando el cambio es cero, el sistema está en equilibrio. En equilibrio, la energía libre de Gibbs del sistema está minimizada, lo que ayuda a determinar la posición de equilibrio de las reacciones químicas y la estabilidad de las diferentes fases.
La energía libre de Gibbs también se utiliza para analizar las transiciones de fase, como la fusión, la ebullición y la sublimación, a temperatura y presión constantes. El punto en el que la energía libre de Gibbs de las diferentes fases se iguala marca la transición de fase. Este principio es fundamental para comprender y predecir el comportamiento de las sustancias bajo diversas condiciones.
Mecanismos
ID:(15270, 0)
Energía libre de Gibbs
Concepto
La energía libre de Gibbs ($G$) se refiere a la energía contenida en un sistema, incluyendo la energía necesaria para su formación, pero excluye la energía que no se puede utilizar para realizar trabajo. En este sentido, representa la energía disponible para realizar trabajo en un proceso que incluye la energía para formarlo. Está compuesta, por lo tanto, por la entalpía ($H$) y se le resta la energía térmica, que se representa como $ST$, donde la entropía ($S$) y la temperatura absoluta ($T$) están involucrados.
Esta función depende de la temperatura absoluta ($T$) y la presión ($p$), lo que permite expresarla como $G = G(T,p)$ y satisface la siguiente relación matemática:
| $ G = H - T S $ |
[1] "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" (Sobre el equilibrio de sustancias heterogéneas), J. Willard Gibbs, Transactions of the Connecticut Academy of Arts and Sciences. 3: 108-248. (October 1875 May 1876)
[2] "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" (Sobre el equilibrio de sustancias heterogéneas), J. Willard Gibbs, Transactions of the Connecticut Academy of Arts and Sciences. 3: 343-524. (May 1877 July 1878)
ID:(217, 0)
Energía libre de Gibbs y ecuación de estado con presión constante
Concepto
El diferencial de la energía libre de Gibbs ($dG$) es una función de las variaciones de la temperatura absoluta ($T$) y la presión ($p$), así como de las pendientes la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la temperatura a presión constante ($DG_{T,p}$) y la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la presión a temperatura constante ($DG_{p,T}$), expresada como:
| $ dG = DG_{T,p} dT + DG_{p,T} dp $ |
Comparando esto con la ecuación de la variación de la Energía Libre de Gibbs ($dG$):
| $ dG =- S dT + V dp $ |
y con la primera ley de la termodinámica, se deduce que la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la temperatura a presión constante ($DG_{T,p}$) es igual a menos la entropía ($S$):
| $ DG_{T,p} =- S $ |
ID:(578, 0)
Energía libre de Gibbs y ecuación de estado con temperatura constante
Concepto
El diferencial de la energía libre de Gibbs ($dG$) es una función de las variaciones de la temperatura absoluta ($T$) y la presión ($p$), así como de las pendientes la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la temperatura a presión constante ($DG_{T,p}$) y la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la presión a temperatura constante ($DG_{p,T}$), expresada como:
| $ dG = DG_{T,p} dT + DG_{p,T} dp $ |
Comparando esto con la ecuación de la variación de la Energía Libre de Gibbs ($dG$):
| $ dG =- S dT + V dp $ |
y con la primera ley de la termodinámica, se deduce que la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la presión a temperatura constante ($DG_{p,T}$) es igual a el volumen ($V$):
| $ DG_{p,T} = V $ |
ID:(577, 0)
Diferencial de la Energía Libre de Gibbs
Concepto
La energía libre de Gibbs ($G$) explica cómo esto responde a las variaciones en la temperatura absoluta ($T$) y la presión ($p$), expresadas mediante:
| $ dG =- S dT + V dp $ |
Cuando la temperatura absoluta ($T$) varía, se observa una pendiente positiva igual a la entropía ($S$).
Cuando la presión ($p$) varía, se genera una pendiente negativa igual a el volumen ($V$).
ID:(579, 0)
Energía libre de Gibbs y su relación de Maxwell
Concepto
Dado que el diferencial de la energía libre de Gibbs ($dG$) es un diferencial exacto, debemos notar que la energía libre de Gibbs ($G$) con respecto a la temperatura absoluta ($T$) y la presión ($p$) debe ser independiente del orden en que se toman las derivadas de la función:
$D(DG_{T,p}){p,T}=D(DG{p,T})_{T,p}$
Utilizando la relación entre la pendiente la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la presión a temperatura constante ($DG_{p,T}$) y el volumen ($V$)
| $ DG_{p,T} = V $ |
y la relación entre la pendiente la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la temperatura a presión constante ($DG_{T,p}$) y la entropía ($S$)
| $ DG_{T,p} =- S $ |
podemos concluir que:
| $ DS_{p,T} = -DV_{T,p} $ |
ID:(15746, 0)
Modelo
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Variables
Cálculos
a 
, luego, seleccione la variable: 
a 
Cálculos
Cálculos
Variable 
Dado Calcule 
Objetivo : Ecuación A utilizar 
Ecuaciones
$ dG = DG_{T,p} dT + DG_{p,T} dp $
dG = DG_Tp * dT + DG_pT * dp
$ dG =- S dT + V dp $
dG =- S * dT + V * dp
$ DG_{p,T} = V $
DG_pT = V
$ DG_{T,p} =- S $
DG_Tp =- S
$ DS_{p,T} = -DV_{T,p} $
DS_pT = -DV_Tp
$ G = 0$
G = 0
$ G = H - T S $
G = H - T * S
$ G = U - S T + p V $
G = U - S * T + p * V
$ U = T S - p V $
U = T * S - p * V
ID:(15329, 0)
Energía libre de Gibbs y la de Helmholtz
Ecuación
La energía libre de Gibbs ($G$) [1,2] representa la energía total, que engloba tanto la energía interna como la energía de formación del sistema. Esta se define como la entalpía ($H$), excluyendo la porción que no puede utilizarse para realizar trabajo, la cual está representada por $TS$ con la temperatura absoluta ($T$) y la entropía ($S$). Esta relación se expresa de la siguiente manera:
| $ G = H - T S $ |
ID:(3542, 0)
Energía libre de Gibbs y la energía interna
Ecuación
La energía libre de Gibbs ($G$) [1,2] corresponds to la energía interna ($U$), including the energy required to form the system $pV$, where la presión ($p$) and el volumen ($V$) are involved. From this total energy, we subtract the portion that cannot be utilized to perform work, denoted as $TS$, with la temperatura absoluta ($T$) and la entropía ($S$) as key factors. This relationship is expressed as follows:
| $ G = U - S T + p V $ |
ID:(3481, 0)
Energía Interna
Ecuación
La energía interna ($U$) es con la temperatura absoluta ($T$), la presión ($p$), la entropía ($S$) y el volumen ($V$) igual a:
| $ U = T S - p V $ |
Si la temperatura absoluta ($T$) y la presión ($p$) se mantienen constantes, la variación de la energía interna ($dU$), que depende de la variación de la entropía ($dS$) y la variación del volumen ($dV$), se expresa como:
| $ dU = T dS - p dV $ |
Al integrarlo, se obtiene la siguiente expresión en términos de la energía interna ($U$), la entropía ($S$) y el volumen ($V$):
| $ U = T S - p V $ |
ID:(3472, 0)
Relación de la Energía libre de Gibbs
Ecuación
La energía libre de Gibbs ($G$) se simplifica a:
| $ G = 0$ |
La energía libre de Gibbs ($G$) con la energía interna ($U$), la entropía ($S$), la temperatura absoluta ($T$), la presión ($p$) y el volumen ($V$) se expresa como:
| $ G = U - S T + p V $ |
Y con la sustitución de la energía interna ($U$),
| $ U = T S - p V $ |
Obtenemos:
| $ G = 0$ |
ID:(3478, 0)
Energía libre de Gibbs como diferencial
Ecuación
La dependencia de la variación de la Energía Libre de Gibbs ($dG$) de la entropía ($S$) y la variación de la temperatura ($dT$), además de el volumen ($V$) y la variación de la presión ($dp$), está dada por:
| $ dG =- S dT + V dp $ |
La energía libre de Gibbs ($G$) en función de la entalpía ($H$), la entropía ($S$) y la temperatura absoluta ($T$) se expresa de la siguiente manera:
| $ G = H - T S $ |
El valor de el diferencial de la energía libre de Gibbs ($dG$) se calcula utilizando el diferencial de la entalpía ($dH$), la variación de la temperatura ($dT$) y la variación de la entropía ($dS$) mediante la ecuación:
$dG=dH-SdT-TdS$
Dado que el diferencial de la entalpía ($dH$) está relacionado con el volumen ($V$) y la variación de la presión ($dp$) de acuerdo con:
| $ dH = T dS + V dp $ |
Se deduce que el diferencial de la entalpía ($dH$), la variación de la entropía ($dS$) y la variación de la presión ($dp$) están interrelacionados de la siguiente manera:
| $ dG =- S dT + V dp $ |
ID:(3541, 0)
Energía libre de Gibbs y ecuación de estado con presión constante
Ecuación
Comparando esto con la primera ley de la termodinámica, resulta que la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la temperatura a presión constante ($DG_{T,p}$) es igual a menos la entropía ($S$):
| $ DG_{T,p} =- S $ |
El diferencial de la energía libre de Gibbs ($dG$) es una función de las variaciones de la temperatura absoluta ($T$) y la presión ($p$), así como de las pendientes la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la temperatura a presión constante ($DG_{T,p}$) y la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la presión a temperatura constante ($DG_{p,T}$), expresada como:
| $ dG = DG_{T,p} dT + DG_{p,T} dp $ |
Comparando esto con la ecuación de la variación de la Energía Libre de Gibbs ($dG$):
| $ dG =- S dT + V dp $ |
y con la primera ley de la termodinámica, se deduce que la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la temperatura a presión constante ($DG_{T,p}$) es igual a menos la entropía ($S$):
| $ DG_{T,p} =- S $ |
ID:(3552, 0)
Energía libre de Gibbs y ecuación de estado con temperatura constante
Ecuación
Comparando esto con la primera ley de la termodinámica, resulta que la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la presión a temperatura constante ($DG_{p,T}$) es igual a el volumen ($V$):
| $ DG_{p,T} = V $ |
El diferencial de la energía libre de Gibbs ($dG$) es una función de las variaciones de la temperatura absoluta ($T$) y la presión ($p$), así como de las pendientes la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la temperatura a presión constante ($DG_{T,p}$) y la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la presión a temperatura constante ($DG_{p,T}$), expresada como:
| $ dG = DG_{T,p} dT + DG_{p,T} dp $ |
Comparando esto con la ecuación de la variación de la Energía Libre de Gibbs ($dG$):
| $ dG =- S dT + V dp $ |
y con la primera ley de la termodinámica, se deduce que la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la presión a temperatura constante ($DG_{p,T}$) es igual a el volumen ($V$):
| $ DG_{p,T} = V $ |
ID:(3553, 0)
Diferencial de la Energía Libre de Gibbs
Ecuación
El diferencial de la energía libre de Gibbs ($dG$) es una función de las variaciones de la temperatura absoluta ($T$) y la presión ($p$), así como de las pendientes la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la temperatura a presión constante ($DG_{T,p}$) y la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la presión a temperatura constante ($DG_{p,T}$), lo que se expresa como:
| $ dG = DG_{T,p} dT + DG_{p,T} dp $ |
Dado que la energía libre de Gibbs ($G$) depende de la temperatura absoluta ($T$) y la presión ($p$), la variación de la Energía Libre de Gibbs ($dG$) se puede calcular mediante:
$dG = \left(\displaystyle\frac{\partial G}{\partial T}\right)_p dT + \left(\displaystyle\frac{\partial G}{\partial p}\right)_T dp$
Para simplificar la escritura de esta expresión, se introduce la notación para la derivada de la energía libre de Gibbs ($G$) respecto a la temperatura absoluta ($T$) con la presión ($p$) fijo como:
$DG_{T,p} \equiv \left(\displaystyle\frac{\partial G}{\partial T}\right)_p$
y para la derivada de la energía libre de Gibbs ($G$) respecto a la presión ($p$) con la temperatura absoluta ($T$) fijo como:
$DG_{p,T} \equiv \left(\displaystyle\frac{\partial G}{\partial p}\right)_T$
por lo que se puede escribir:
| $ dG = DG_{T,p} dT + DG_{p,T} dp $ |
ID:(8188, 0)
Energía libre de Gibbs y su relación de Maxwell
Ecuación
Con la entropía ($S$), el volumen ($V$), la temperatura absoluta ($T$) y la presión ($p$) se obtiene una de las llamadas relaciones de Maxwell:
| $ DS_{p,T} = -DV_{T,p} $ |
Dado que el diferencial de la energía libre de Gibbs ($dG$) es un diferencial exacto, debemos notar que la energía libre de Gibbs ($G$) con respecto a la temperatura absoluta ($T$) y la presión ($p$) debe ser independiente del orden en que se toman las derivadas de la función:
$D(DG_{T,p}){p,T}=D(DG{p,T})_{T,p}$
Utilizando la relación entre la pendiente la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la presión a temperatura constante ($DG_{p,T}$) y el volumen ($V$)
| $ DG_{p,T} = V $ |
y la relación entre la pendiente la derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la temperatura a presión constante ($DG_{T,p}$) y la entropía ($S$)
| $ DG_{T,p} =- S $ |
podemos concluir que:
| $ DS_{p,T} = -DV_{T,p} $ |
ID:(3557, 0)