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Energía Libre de Gibbs

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La energía libre de Helmholtz corresponde a aquella fracción de la entalpía que puede ser empleada para realizar trabajo.

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ID:(443, 0)



Energía Libre de Gibbs

Descripción

La energía libre de Helmholtz corresponde a aquella fracción de la entalpía que puede ser empleada para realizar trabajo.

Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$\beta$
beta
Beta
1/J
$DG_{p,T}$
DG_pT
Derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la presión a temperatura constante
m^3
$DG_{T,p}$
DG_Tp
Derivada parcial de la energía libre de Gibbs respecto de la temperatura a presión constante
J/K
$DS_{p,T}$
DS_pT
Derivada parcial de la entropía respecto de la presión a temperatura constante
m^3
$DV_{T,p}$
DV_Tp
Derivada parcial de la volumen respecto de la temperatura a presión constante
m^3/K
$dG$
dG
Diferencial de la energía libre de Gibbs
J
$G$
G
Energía libre de Gibbs
J
$G$
G
Energía Libre de Gibbs
J
$H$
H
Entalpía
J
$S$
S
Entropía
J/K
$Z$
Z
Función Partición
-
$p$
p
Presión
Pa
$T$
T
Temperatura absoluta
K
$dG$
dG
Variación de la Energía Libre de Gibbs
J
$dp$
dp
Variación de la presión
Pa
$dT$
dT
Variación de la temperatura
K
$V$
V
Volumen
m^3
$V$
V
Volumen
m^3

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

La energía libre de Gibbs ($G$) en funci n 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 ecuaci n:

$dG=dH-SdT-TdS$



Dado que el diferencial de la entalpía ($dH$) est 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 ($dp$) est n interrelacionados de la siguiente manera:

$ dG =- S dT + V dp $

(ID 3541)

El diferencial de la energía libre de Gibbs ($dG$) es una funci n de las variaciones de la temperatura absoluta ($T$) y la presión ($p$), as 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 ecuaci n de la variación de la Energía Libre de Gibbs ($dG$):

$ dG =- S dT + V dp $



y con la primera ley de la termodin mica, 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)

El diferencial de la energía libre de Gibbs ($dG$) es una funci n de las variaciones de la temperatura absoluta ($T$) y la presión ($p$), as 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 ecuaci n de la variación de la Energía Libre de Gibbs ($dG$):

$ dG =- S dT + V dp $



y con la primera ley de la termodin mica, 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)

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 funci n:

$D(DG_{T,p}){p,T}=D(DG{p,T})_{T,p}$



Utilizando la relaci n 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 relaci n 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)

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 expresi n, se introduce la notaci n 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)


Ejemplos

Para calcular la funci n de Gibbs de la funci n partici n basta ver como se construye la entalp a y la entrop a de esta misma. Como se tiene que

(ID 11726)


ID:(443, 0)