Erupción volcánica

Se puede considerar una erupción volcánica como si fuera una reacción exotérmica. Esta actividad es el resultado de un exceso de energía dentro de la tierra. Recientemente hemos presenciado con admiración como el volcán Llaima ha erupcionado en los primeros días del año 2008. La explosión de esta energía logra que un volcán tenga una energía menor y un mayor grado de desorden. Cuando el volcán alcanza ese estado, cesa la actividad volcánica. El fenómeno descrito es un proceso espontáneo porque la energía interna del volcán pasa de un estado de menor grado de dispersión de la energía a uno de mayor, es decir de un estado de menor entropía a uno de mayor entropía. La erupción es un proceso espontáneo porque la energía se dispersa al medio ambiente y con ello se comprueba la segunda ley de la termodinámica: La entropía del universo aumenta en el transcurso de los procesos naturales.

La primera ley de la termodinámica establece que la energía del universo se conserva y en la segunda ley dice que en los procesos espontáneos se pasa de estados de menor entropía a estados de mayor entropía. La entropía o tendencia al desorden del universo aumenta en el transcurso de todo proceso natural, ya que los fenómenos espontáneos o factibles de ocurrir en la naturaleza son aquellos en los que la energía se dispersa. Los procesos naturales tienden a ir desde un estado ordenado hacia un estado desordenado; por ejemplo al abrir un mazo de cartas nuevo, las cartas están ordenadas y al barajar las cartas se desordenan y se colocan al azar. Es poco probable que las cartas vuelvan al orden con tan solo barajarlas. Lo natural es que estén desordenadas. También ocurre con las cosas que guardas en tu pieza o con los objetos que guardas en tus cajones. Allí observarás naturalmente un proceso entrópico, ¡Un caos!

Los procesos naturales siempre ocurren en una dirección y no en otra: el calor va desde los cuerpos calientes a los fríos, y no al revés; las personas transitamos de jóvenes a viejos, y no al contrario, al revolver azúcar en agua ésta se disuelve y aunque sigas un año revolviendo nunca podrás convertirla de nuevo en azúcar sólida dentro del vaso.

La espontaneidad de los procesos se asocia a la naturaleza de la materia y al movimiento caótico de las partículas que intervienen. Es decir, una reacción química o un fenómeno físico podrán ser espontáneos o factibles de ocurrir a cualquier temperatura en

nuestro planeta, si el estado molecular del sistema tiende al desorden y libera energía al entorno, en otras palabras, se realiza una reacción exotérmica.

Marco teórico:

Para medir la “tendencia natural al desorden” se define una nueva función termodinámica de estado, la entropía (S). El cambio de entropía es la diferencia entre la cantidad final e inicial:

∆S = Sfinal – Sinicial.

En una reacción, se puede escribir el cambio de entropía como:

∆S = S productos – S reactantes

El cambio de entropía en el universo es igual al cambio de entropía del sistema más el cambio de entropía de los alrededores, y es positivo en cualquier proceso espontáneo.

∆S universo = ∆S sist + ∆S alre > 0

En otras palabras, una disminución de la entropía del sistema debe compensarse con el aumento de la entropía del entorno, a fin que se aumente la entropía del universo y el proceso sea espontáneo.

Un valor positivo de ∆S significa un aumento en el grado del desorden. Este cambio (∆S >0) ocurre en los cambios de estados progresivos (Fusión, evaporación, sublimación a gas). En cambio el valor de ∆S es negativo (∆S < 0) para los cambios de estado regresivos.

Los sólidos son sistemas muy ordenados en los que existe muy poca dispersión energética, los líquidos presentan mayor entropía que los sólidos, y un gas es un sistema absolutamente desordenado, en el que la dispersión energética llega a un extremo. La entropía debe ser cero en el cero absoluto (0 K), por lo tanto hay un aumento de la entropía con el aumento de la temperatura.

Por ejemplo cuando un sólido funde y un líquido se evapora, hay un aumento de la entropía.

Se define entropía molar estándar (∆S0) como la entropía de un mol de una sustancia a la presión de 1 atm y temperatura de 250 C (298 K).

La variación de la entropía ∆S de una reacción se calcula como la sumatoria de las entropías molares estándar de los productos menos la sumatoria de las entropías molares estándar de los reactantes, según la ecuación:

∆S0 reacción = ∑ ∆S0productos - ∑ ∆S0 reactantes

Entropía (∆S)

Sólido Líquido Gas

Aumento de la entropía (aumenta el desorden)

Disminución de la entropía (disminuye el desorden)

Aumento de la temperatura

Disminución de la temperatura

Las

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