Entropía (Ejercicios Resueltos)

La palabra entropía procede del griego y significa evolución o transformación. En termodinámica se le conoce como la medida del grado de desorden de las partículas que constituyen una sustancia en un sistema.

Se designa con la letra S mayúscula. La variación de entropía (ΔS) viene dada por las siguientes expresiones:

ΔS = ∑S productos – ∑S reactantes

ΔS = Q

         T

Dónde:

Q: Energía calórica

T: Temperatura en grados Kelvin

ΔS: Variación de entropía

Los resultados de la variación de entropía se pueden interpretar de la siguiente manera:

Cuando ΔS > 0 Aumenta el desorden en el sistema

Cuando  ΔS < 0 Disminuye el desorden en el sistema

ΔS = 0 Ciclos infinitesimales (ciclos reversibles)

Por ejemplo:

·         Para el proceso N₂O (g) + O₂ (g) → NO₂ (g) a 27 °C, determina:

a)    La variación de entropía de dicha reacción.

b)   Energía calórica

c)    Interprete los signos de ΔS y Q.

El primer paso para calcular la variación de entropía es verificar que la reacción química está correctamente balanceada:

N₂O (g) + 3/2 O₂ (g) → 2 NO₂ (g)

Luego se busca en tablas los valores de entropía de los reactantes y productos involucrados en la reacción química:

S (N₂O) = 220,1 J/mol.K

S (O₂) = 205,2 J/mol.K

S (NO₂) = 240,1 J/mol.K

a)    Ahora sustituimos los valores en la siguiente fórmula:

ΔS = ∑S productos – ∑S reactantes

ΔS = 2x(240,1 J/mol.K) – (220,1J/mol.K) + 3/2x(205,2J/mol.K)

ΔS = 480,2 J/mol.K – 527,9 J/mol.K

ΔS = -47,7 J/mol.K

b)    Ahora calculamos el valor de Q  utilizando la siguiente fórmula, la cual se debe despejar:

  ΔS = Q

           T

Q= ΔS. T

La temperatura se transforma de °C a K: 27 C° + 273 = 300 K

Q= (-47,7 J/mol.K). 300K

Q = -14310 J/mol

C) Finalmente interpretamos los valores obtenidos de ΔS y Q:

o   Como ΔS es negativo quiere decir que hay una disminución de desorden en el sistema

o   Como Q es negativo quiere decir que existe un desprendimiento de energía en el sistema