¡Descarga Primera Ley de la Termodinámica y más Resúmenes en PDF de Biofísica solo en Docsity!
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA Y FÍSICA Biofísica
TERMODINÁMICA Y SUS APLICACIONES A LOS SERES VIVOS
La termodinámica es una rama de la física que estudia los efectos de los cambios de la temperatura, presión y volumen de los sistemas físicos a un nivel macroscópico. Aproximadamente, calor significa "energía en tránsito" y dinámica se refiere al "movimiento", por lo que, en esencia, la termodinámica estudia la circulación de la energía y cómo la energía infunde movimiento. La termodinámica se desarrolló a partir de la necesidad de aumentar la eficiencia de las primeras máquinas de vapor.
SISTEMA TERMODINÁMICO Se define como una cantidad de materia limitada por una superficie cerrada. Los cuerpos que no forman parte del sistema se llama: Medio exterior o medio ambiente, también se le llama alrededores. Por consiguiente un sistema se separa de su medio ambiente con ayuda de su superficie límite, esto implica que todo sistema termodinámico interacciona con su medio ambiente a través de de su superficie límite Para poder entender las magnitudes involucradas se hace necesario definir los conceptos de interacciones, sistema y estado de un sistema.
Interacciones a) Interacción Mecánica El sistema realiza trabajo sobre el medio ambiente, o el medio ambiente realiza trabajo sobre el sistema b) Interacción Térmica Consiste en el intercambio de calor entre partes del mismo sistema o entre el sistema con el medio exterior. Sistemas. Se puede definir un sistema como un conjunto de materia, que está limitado por una superficie, que le pone el observador, real o imaginaria. Si en el sistema no entra ni sale materia, se dice que se trata de un sistema cerrado , o sistema aislado si no hay intercambio de materia y energía, dependiendo del caso. En la naturaleza, encontrar un sistema estrictamente aislado es, por lo que sabemos, imposible, pero podemos hacer aproximaciones. Un sistema del que sale y/o entra materia, recibe el nombre de abierto.
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA Y FÍSICA Biofísica
Sistemas Termodinámicos
a) Sistema abierto: cuando el sistema puede hacer intercambio de materia con el
medio exterior. Hay interacción de masa, ejemplo: los flujos de gas y vapor en las turbinas y tuberías.
b) Sistema cerrado: si la materia no sale fuera de los límites del sistema. No hay
intercambio de masa, ejemplo: un reloj de cuerda, no introducimos ni sacamos materia de él. Solo precisa un aporte de energía que emplea para medir el tiempo.
c) Sistema aislado: aquel que no tiene intercambio ni de energía, ni de materia
con el medio ambiente. Éste es un sistema cerrado, ejemplo: un termo lleno de comida caliente es una aproximación, ya que el envase no permite el intercambio de materia e intenta impedir que la energía ( calor ) salga de él.
d) Sistema adiabático: aquel que no puede hacer intercambio de calor con el
medio exterior.
Medio externo o medio ambiente
Se llama medio externo o ambiente a todo aquello que no está en el sistema pero que puede influir en él.
Todo sistema está rodeado por su medio ambiente, y la unión de ambos forma
el universo, podemos escribir:
UNIVERSO = SISTEMA + MEDIO AMBIENTE
Estado de un sistema termodinámico
Un sistema termodinámico queda especificado cuando se conocen las coordenadas termodinámicas o variables de estado, las que usualmente pueden ser observadas cuantitativamente. Entre las principales coordenadas termodinámicas se pueden citar: a) La temperatura absoluta b) La presión absoluta c) El volumen específico
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA Y FÍSICA Biofísica
EQUILIBRIO TERMODINÁMICO
Se produce cuando las coordenadas termodinámicas son constantes en el tiempo, e iguales en todos los puntos del sistema. Cuando se trata de sistemas heterogéneos cada parte constituyente se encuentra en equilibrio termodinámico.
EQULIBRIO TÉRMICO
El equilibrio térmico se presenta cuando dos cuerpos con temperaturas diferentes se ponen en contacto, y el que tiene mayor temperatura cede calor al que tiene más baja, hasta que ambos alcanzan la misma temperatura. Si dos sistemas se encuentran en equilibrio térmico se dice que tienen la misma temperatura. Entonces se puede definir la temperatura como una propiedad que permite determinar si un sistema se encuentra o no en equilibrio térmico con otro sistema.
LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA
Establece “Si dos sistemas A y B están en equilibrio termodinámico y B está en equilibrio termodinámico con C, entonces A y C a su vez en equilibrio termodinámico”.
Es decir una vez que se ha alcanzado el equilibrio térmico si:
T (^) B = T (^) A y T (^) A = T (^) C
Se sigue inmediatamente en virtud de la Ley Cero de la termodinámica que: T (^) B = T (^) C
B A C
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA Y FÍSICA Biofísica
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
La Primera Ley de la Termodinámica, es un enunciado del Principio de la Conservación de la Energía, donde se afirma:
“ El intercambio total de energía a través de los límites de un sistema es igual a la variación de energía del sistema ”.
Para estos fines es suficiente considerar dos tipos de energía, que se transfiere a través de una superficie que contiene a un sistema termodinámico, estos tipos son: a) El trabajo que el sistema realiza (tiene un valor positivo ya que se trata de una expansión), o al trabajo que el sistema recibe (tiene un valor negativo por tratarse de una comprensión). b) El calor que se transmite por conducción o por radiación. La cantidad de calor es positivo cuando el sistema absorbe calor y negativo cuando el sistema “ pierde ” calor. En efecto, desde el punto de vista de la conservación de la energía, cada vez que se transmite energía a un sistema, la energía de éste aumenta en una cantidad exactamente igual a la energía total transmitida. Si U 1 : representa la energía del sistema al inicio de una transformación. U 2 : la energía en el estado final de la transformación. Q : Calor total que fluye al sistema durante el proceso. W (^) sist : Trabajo realizado por el sistema durante la transformación. Entonces el aumento de energía del sistema es U 2 – U 1 y es igual a:
U (^) 2 − U 1 = Q − Wsist. (1) Esta es la ecuación de la Primera Ley de la Termodinámica Llamaremos U energía interna del sistema en lugar de energía simplemente puesto que: W (^) sist. = − Wext .. (2)
De la ecuación ( 1 ) se puede escribir: U (^) 2 − U 1 = Q + Wext. (3)
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA Y FÍSICA Biofísica
e) Cuando un sistema realiza un ciclo: U 2 = U 1 de la ecuación (4) : Q = Wsist. (8) Esto significa que el calor total que entra al sistema, es igual al trabajo total que realiza el sistema, este resultado indica que es imposible construir una máquina cíclica que operando en un número cualquiera de ciclos entregue energía en forma de trabajo mayor que la absorbida en forma de calor. Una máquina que realiza este tipo de transformación se llama móvil perpetuo de primera especie. Pero la evidencia experimental señala que es imposible construir tal máquina, por eso la primera ley de la termodinámica se enuncia diciendo que: “No puede existir un móvil perpetuo”
Trabajo El término trabajo, se refiere a una de las formas de intercambio de energía entre un sistema y su medio ambiente: es el resultado de la interacción mecánica del sistema con su medio ambiente. Hay trabajo cuando cambia el estado de un sistema: éste cambio es producido por fuerzas externas y fuerzas internas, las primeras son las que ejerce el medio ambiente sobre el sistema, y las otras a son fuerzas ejercidas sobre las partes del sistema por otras partes del mismo sistema. El trabajo en le termodinámica (similar a la mecánica) se determina por el resultado que se obtiene multiplicando la fuerza (externa o interna) que actúa sobre el sistema, por el camino de su acción.
Trabajo de expansión o “Trabajo del Sistema” Se caracteriza por: a) dV es positivo y el sistema pasa de un volumen inicial (V 0 ) a otro final (V (^) f ) que cumple con la relación Vf > Vo. b) El trabajo que llamamos W (^) sist. Es positivo, esto indica que es el mismo sistema que produce el trabajo. Por eso al trabajo de expansión se le denomina también “ trabajo del sistema ”. Su expresión matemática es:
v f v
Wsist PdV 0
.
Aquí el sistema entrega trabajo al medio ambiente ya que: W (^) sist. es positivo.
Trabajo de comprensión o “Trabajo Externo”
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA Y FÍSICA Biofísica
Se caracteriza por: a) dV es negativo y el sistema pasa de un volumen inicial (V (^) o) a otro final (V (^) f ), que cumple la relación V (^) f < Vo. b) El trabajo que llamamos W (^) ext. es negativo, esto significa que el sistema no realiza trabajo, sino que para su comprensión se gasta el trabajo del exterior teniendo en cuenta la ecuación para el trabajo externo:
v f ext (^) v W PdV 0
.
Aquí se entrega trabajo al sistema ya que W (^) ext. es negativo. W (^) ext. = -W (^) sist.
Transformación o proceso termodinámico Se llama transformación o proceso a cualquier cambio del estado termodinámico de un sistema con el tiempo. Isotransformaciones o Isoprocesos: Muchos procesos están caracterizados por el hecho de que alguna variable de estado permanezca constante durante el proceso, a este tipo de transformaciones se les denomina Isotransformaciones Y se pueden distinguir: a) Transformación Isovolumétrica o Isocórica: Son las transformaciones termodinámica que se cumplen permaneciendo constante el volumen del sistema V = constante b) Transformación Isobárica o Isopiestica Son las que transcurren permaneciendo constante la presión, P = constante c) Transformación Isotérmica Son las transformaciones termodinámica que ocurren permaneciendo constante la temperatura T = constante Los procesos también se pueden caracterizar por el intercambio de energía con el medio ambiente, así tenemos:
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA Y FÍSICA Biofísica
Entendemos por máquina térmica a todo mecanismo al cual se le suministra una cierta cantidad de calor Q 1 de un cuerpo a la temperatura T 1 (foco caliente), parte de esa cantidad de calor lo transforma en trabajo mecánico W y el resto que llamemos Q 2 lo cede a un cuerpo más frío a una temperatura T 2 (foco frío) repitiéndose el proceso cíclicamente.
M.T.
Q 2
Q 1
Foco caliente (^) T (^1)
T 2
W
Foco frío
Foco Caliente: llamado también emisor del calor, es el cuerpo que cede la energía en forma de calor al sistema termodinámico que se estudia. Foco Frío: llamado receptor del calor, es el cuerpo que recibe la energía en forma de calor del sistema termodinámico que se estudia. Agente de transformación: es la denominación que se le da al sistema termodinámico que cumple el ciclo en la instalación térmica. En las máquinas o motores térmicos el agente de transformación recibe energía en forma de calor y parte de esta energía lo devuelve en forma de trabajo, en las instalaciones de refrigeración el agente de transformación recibe energía en forma de trabajo y transporta energía en forma de calor desde un cuerpo más frío a otro más caliente. Existen diferentes tipos de motores térmicos como: la máquina de vapor, el motor de combustión interna, las turbinas de vapor y de gas, el motor de retropulsión, etc.
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA Y FÍSICA Biofísica
APLICACIÓN DE LOS PRINCIPIOS DE LA TERMODINÁMICA A LOS SERES VIVOS:
La característica principal de los seres vivos que debe llamarnos la atención, a fin de analizarlos desde el punto de vista termodinámico, es la constancia de sus propiedades en comparación con las grandes transformaciones energéticas que ocurren en ellas. Esta constancia se refleja básicamente en la composición química. A pesar de mantener constantes tales propiedades, los organismos vivos no son sistemas en equilibrio , pues no ocurriría en ellos ningún proceso. Los organismos vivos son sistemas abiertos que intercambian constantemente materia y energía con su entorno. Los seres vivos no son por lo tanto, sistemas en equilibrio ; no somos compatibles con la condición de equilibrio estático definido anteriormente. Si se analizan en un momento dado, los contenidos de los diferentes elementos que participan en las reacciones que tienen lugar dentro del ser vivo, observaremos con asombro que casi todos los reactantes y productos permanecen estables en el tiempo; o sea, que a pesar del flujo constante de materia y energía, nuestras concentraciones permanecen constantes, estables en el tiempo, que parecieran que mantuviéramos un “equilibrio”.
Para resolver tal incongruencia conceptual, se ideó un concepto que algunos autores denominan Estado Estable y otros lo llaman Equilibrio Fluido , en donde las reacciones y transformaciones se están produciendo constantemente.
Si a un ser vivo se le priva del suministro de materia, su integridad en poco tiempo se verá comprometida. Pero un sistema biológico también pierde la capacidad para mantener su equilibrio fluido con el paso del tiempo, es decir, con el temido envejecimiento. En resumen, podemos establecer que los organismos vivos somos sistemas termodinámicos abiertos que permanecemos en estado estable o de equilibrio fluido.
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA Y FÍSICA Biofísica
Así, en una reacción química no nos interesa si los productos tienen mayor o menor energía interna que los sustratos, sino cual es el cambio de energía ocurrido en el curso de la reacción. La energía interna es una función de estado, y por lo tanto su variación (ΔE) es independiente de la ruta a través de la cual transcurre la transformación o proceso. No debemos olvidar tampoco, que esta 1ra ley de la termodinámica predice además como la energía se transforma de una forma a otra, o como se transfiere de un sistema a otro ( o a su entorno) y viceversa.
Ahora bien, los procesos que tienen lugar en el interior de las células no transcurren a volumen constante (aunque son mínimos los cambios), pero si a presión constante. Una forma de trabajo (T) realizado por un sistema a presión constante, viene dada por el producto de la presión (P), por la variación de volumen (Δv) que tiene lugar: W = P. Δv
Si recordamos que: ΔE = Q - W
Sustituyendo (T) por su respectivo valor queda que:
ΔE = Q - P. Δv
donde Q es el cambio o variación de calor ocurrido a presión constante.
Despejando Q nos queda que:
Q = ΔE + P. Δv Ya que ΔE, P y Δv son funciones de estado, Q también es una función de estado. Ahora bien, el cambio calórico ocurrido en estas circunstancias, o sea, a presión constante, se denomina con el término de Variación de Entalpía. La entalpía constituye también una función de estado. Así, reescribiendo queda que: ΔH = ΔE + P. Δv El valor de la variación de entalpía dependerá sólo del contenido calórico de los estados final e inicial del sistema, y no del camino a través del cual transcurre la transformación. Como sea que, cuando las reacciones bioquímicas transcurren el cambio de volumen (Δv) que sucede es muy pequeño, y que prácticamente se puede considerar despreciable:
ΔH = ΔE + P. Δ⁄v
de donde:
ΔH = ΔE
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA Y FÍSICA Biofísica
Correspondiendo así el cambio de entalpía, al cambio de la energía interna del sistema. Pero de todos modos los cambios de volumen, aunque mínimos existen, pero siempre nos referiremos a los cambios calóricos como a cambios de entalpía.
Como sea que, el cambio de entalpía ocurrido en una reacción será característico para esa reacción, se va a denominar entalpía de reacción.
Por ejemplo, la reacción de fosforilación de la glucosa catalizada por la hexoquinasa tiene una entalpía de reacción de:
glucosa + ATP hexoquinasa glucosa-6-P + ADP ΔH = -6,6 kcal/mol = -27,6 kJ/mol
A partir de los conceptos descritos, se han originado dos grandes clasificaciones de las reacciones químicas:
- Reacciones exotérmicas, como aquellas en la cual el sistema cede, libera calor al entorno, y por definición la variación de entalpía será negativa: ΔH < 0
- Reacciones endotérmicas, como aquellas en la cual el sistema gana, absorbe calor del entorno, y su variación de entalpía será positiva: ΔH > 0
Las variaciones de entalpía que ocurren en las reacciones químicas ocurren bajo estados o condiciones estándar del sistema. Por lo tanto, hay que definir un estado termodinámico estándar, al cual se han de referir todas las medidas. El estado termodinámico estándar biológico quedará definido bajo las siguientes condiciones:
- El estado estándar de una sustancia pura se define a 1 atmósfera de presión a 25°C (273°
- Para reacciones biológicas que están ocurriendo en solución acuosa, el estado estándar del producto o los reactantes estará definido a concentraciones de 1 molar. Los iones hidrógeno son una excepción a esta definición, puesto que la concentración 1 molar corresponde a un pH = 0, y a este pH los sistemas biológicos son inestables.
- El estado estándar de la concentración de iones hidrógeno se define a una concentración de 1 x 10-7 molar que corresponde a un pH de 7,
- La entalpía estándar de formación de una sustancia a pH = 7,0 es la variación de entalpía asociada a la formación de 1 mol de sustancia a partir de sus elementos en estado estándar. En tal sentido, la ΔH para una reacción dada será:
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA Y FÍSICA Biofísica
difícilmente se conozca el significado de tales procesos. Para ello entraremos a considerar la segunda ley de la termodinámica.
Segunda Ley de la Termodinámica:
El principio fundamental de esta segunda ley, tanto para los sistemas físicos como para la vida misma, es parte de la experiencia diaria, es decir, las reacciones espontáneas tienen una dirección dada. Por esta razón, Sir Arthur Eddington llamó a esta Ley “la flecha del tiempo”. La segunda ley nos provee un criterio para predecir la dirección de un proceso determinado. Para determinar la dirección de los procesos, la termodinámica utiliza dos nuevos conceptos: la entropía y la energía libre. Antes de considerar tales conceptos, es bueno aclarar las siguientes definiciones: Desde el punto de vista termodinámico se considera que un proceso es reversible cuando luego de transcurrido dicho proceso, se pueden restablecer las condiciones originales sin causar cambios en otro sistema. Un proceso será irreversible ( llamado también espontáneo ), si para restablecer las condiciones originales previas, se deben causar cambios en otro sistema. Las reacciones o procesos irreversibles son las que condicionan la dirección de los procesos metabólicos, y son las más importantes desde el punto de vista fisicoquímico. Desde un primer momento, y dado que casi todos los procesos irreversibles o espontáneos cursan con un Δ H negativo (son exotérmicos) , se podría asumir que esta liberación de calor podría constituir la fuerza impulsora de la irreversibilidad de estos procesos. Ejemplo, la roca que rueda montaña abajo, o la caída de agua en una catarata, la explosión de un gas, todos son procesos irreversibles. Para poder retornar el proceso a su estado natural original, hay que modificar otro sistema: hay que aportar energía de otro sistema. Pero, puede suceder que un proceso irreversible sea endotérmico, como el caso del derretimiento del bloque de hielo, que para fundirse debe absorber calor del entorno. Como podemos apreciar, el término ΔH no nos proporciona información precisa, y NO es útil para determinar la dirección del proceso. Debemos considerar entonces, la existencia de otra función que nos ayude a definir las características de un proceso irreversible o espontáneo; esa función es la entropía.
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA Y FÍSICA Biofísica
ENTROPÍA:
Cuando se disuelve en agua una sustancia, sus moléculas (iones) pasan de un estado ordenado (sólido cristalino o amorfo) al más desordenado que el solvente (agua) así lo permita. Si añadimos más agua a esta disolución, las moléculas de soluto van ocupando poco a poco “la nueva agua” hasta distribuirse en forma uniforme por todo el solvente. Diluir es por lo tanto, un proceso irreversible , porque al diluir aumentamos el desorden dentro del sistema, de las moléculas disueltas en el solvente. En el otro caso, si mezclamos agua caliente con agua fría, se encontrará que la temperatura de la mezcla es el promedio aritmético de las temperaturas iniciales del agua caliente y fría. Esta igualación de temperatura es un proceso espontáneo, y el agua caliente y la fría nunca se separarán otra vez. Análogo al ejemplo anterior, cantidades separadas de agua caliente y fría tienen un orden que desaparece al mezclarlas. Para definir esta tendencia interna de la materia a conseguir “ el estado más desordenado posible ”, se ha descrito el término entropía (S) (movimiento interno). La entropía es una función termodinámica de estado que determina la magnitud o grado de desorden alcanzado por la materia en un sistema.
De esta forma, la 2da ley de la termodinámica establece que: “ cualquier proceso irreversible que se lleve a cabo en un sistema aislado, conduce al aumento de la entropía del sistema ”. Ampliando un poco más esta afirmación hay que mencionar que en un proceso reversible, la entropía del Universo permanecerá constante. Pero la entropía del Universo nunca decrece, por el contrario va en aumento; si la entropía del sistema decrece, aumenta la de los alrededores de forma tal que, el cambio de entropía total del Universo (sistema + entorno) aumenta o permanece constante.
Es decir: ΔS (^) universo = ΔS (^) sistema + ΔS (^) entorno = mayor o igual a cero. Un sistema dado alcanza el equilibrio con su entorno cuando su entropía ha aumentado, y ha alcanzado un valor máximo de forma que ya no hay energía disponible para dirigir procesos. Así, la tendencia al aumento de entropía es la fuerza motora que dirige a los sistemas hacia el equilibrio con su entorno:
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA Y FÍSICA Biofísica
Entonces, se asocia la estructuración de un sistema complejo con la degradación de otro sistema. En todo caso, se dice que el cambio de entropía del sistema más el cambio de entropía del entorno tiene que ser mayor o igual a cero, pero nunca menor. Debemos de considerar ahora que, los procesos metabólicos dentro de la célula no ocurren a una energía interna constante, pero sí se verifican a presión, temperatura y volumen constantes. Para el fisiólogo, es necesario disponer de un criterio sencillo que pueda ser usado para predecir la forma en que un proceso marchará espontáneamente en esas condiciones. Este criterio nos lo proporciona el concepto de energía libre de Gibbs del sistema.
ENERGÍA LIBRE:
La energía libre o función de Gibbs (G) es una función termodinámica de estado que permite definir las condiciones de equilibrio en función de la entalpía y la entropía del sistema, a presión y temperatura constantes. Así: ΔG = ΔH - ΔS. T En la fórmula anterior: ΔG = variación de energía libre. ΔH= variación de entalpía. ΔS = variación de entropía. T= temperatura.
Ya que la variación de entalpía es una propiedad de la 1ra ley de la termodinámica, y la variación de entropía lo es de la 2da ley, la variación de energía libre (ΔG) es el concepto unificador de estas dos leyes termodinámicas La vida como tal, se conoce termodinámicamente como un proceso endergónico (los sistemas vivos absorben calor del entorno y su ΔH > 0), y es no espontáneo. En nuestros sistemas biológicos se llevan a cabo reacciones endergónicas acopladas a reacciones exergónicas. Estos procesos presentan ciertas características, a saber: Para que estos acoplamientos se efectúen, el proceso endergónico tendrá que dirigirse en un sentido, y el exergónico en sentido contrario, y si existe la posibilidad de acoplar estos dos procesos, es factible que la energía que se produce y libera en la reacción exergónica sea utilizada para llevar a cabo el proceso endergónico, y ello es precisamente lo que sucede en los sistemas biológicos y tales fenómenos se conocen como sistemas de reacciones acopladas:
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA Y FÍSICA Biofísica
Premisas básicas:
- Deben existir sin excepción, una reacción de tipo exergónica y otra de tipo endergónica.
- La energía que se desprende en la exergónica, debe ser mayor que la energía consumida en el proceso endergónico. De tal manera que, si se suma el ΔG del proceso exergónico más el ΔG del proceso endergónico el resultado siempre tendrá un valor negativo: ΔG (^) exergónico + ΔGendergónico < 0
- El cambio de entropía de los dos sistemas, el exergónico más el endergónico, tiene que arrojar un valor mayor que cero: ΔSexergónico + ΔSendergónico > 0
- Debe existir un mecanismo o sistema acoplador, que en el caso de las reacciones biológicas generalmente son sustancias intermedias o grupos atómicos, que son compartidos por las dos reacciones acopladas.
Ejemplo biológico: Glucosa Glucosa 6-P ATP→ ADP+Pi
La reacción anterior no procede sin el suministro de energía, o sea, no ocurre espontáneamente si no se suministra ATP. En este caso, la segunda reacción de degradación del ATP en ADP + Pi se utiliza para llevar a cabo la fosforilación de la primera, en este caso de la glucosa. Así ocurre un acoplamiento de reacciones. Según conocimos al deducir el concepto de entropía: ΔSuniverso = ΔS (^) sistema + ΔS (^) entorno = mayor o igual a cero en donde el cambio de entropía en un proceso reversible es igual a cero (ΔS=0), es positivo (ΔS > 0) en un proceso irreversible o espontáneo, y menor a cero (ΔS <0) en un proceso no espontáneo. Con la entropía tenemos un medio aproximado de determinar la reversibilidad o irreversibilidad de un proceso. Pero con la ecuación arriba formulada de ΔS total, debemos conocer el cambio de entropía no sólo del sistema, sino también del entorno. Esto complica el hecho del cálculo del ΔS total, ya que prácticamente es imposible calcular el ΔS del entorno para cada proceso. Con la energía libre de Gibbs, que al utilizar sólo variables del sistema, nos permite conocer la reversibilidad o no de un proceso dado. ¿Cómo se deduce?
