¿Qué es energia libre?

Energía Libre: Un Resumen

La energía libre es un concepto termodinámico que mide la cantidad de energía en un sistema termodinámico que está disponible para realizar trabajo útil a una temperatura constante y presión constante (Energía Libre de Gibbs) o a temperatura constante y volumen constante (Energía Libre de Helmholtz). Es fundamental para determinar la espontaneidad de un proceso.

Existen dos tipos principales de energía libre:

• Energía Libre de Gibbs (G): Esta es la medida de energía libre más comúnmente utilizada en química y biología. Se define como: G = H - TS, donde H es la entalpía, T es la temperatura absoluta y S es la entropía. Un cambio negativo en la energía libre de Gibbs (ΔG < 0) indica un proceso espontáneo a temperatura y presión constante. Ver: https://es.wikiwhat.page/kavramlar/Energia%20Libre%20de%20Gibbs

• Energía Libre de Helmholtz (A): También conocida como función de Helmholtz, se define como: A = U - TS, donde U es la energía interna, T es la temperatura absoluta y S es la entropía. Un cambio negativo en la energía libre de Helmholtz (ΔA < 0) indica un proceso espontáneo a temperatura y volumen constante. Ver: https://es.wikiwhat.page/kavramlar/Energia%20Libre%20de%20Helmholtz

Conceptos Clave:

• Espontaneidad: La energía libre predice si una reacción o proceso ocurrirá de forma espontánea bajo ciertas condiciones. Un proceso con ΔG < 0 (o ΔA < 0) es espontáneo. Un proceso con ΔG > 0 (o ΔA > 0) no es espontáneo y requiere energía para ocurrir. Un proceso con ΔG = 0 (o ΔA = 0) está en equilibrio. Ver: https://es.wikiwhat.page/kavramlar/Espontaneidad%20Termodinamica

• Entalpía (H): Representa el contenido de calor de un sistema a presión constante. Ver: https://es.wikiwhat.page/kavramlar/Entalpia

• Entropía (S): Mide el grado de desorden o aleatoriedad de un sistema. Ver: https://es.wikiwhat.page/kavramlar/Entropia

• Temperatura (T): Una medida de la energía cinética promedio de las partículas en un sistema.

Aplicaciones:

La energía libre es fundamental para entender procesos en:

• Química: Predicción de la viabilidad de reacciones químicas. Ver: https://es.wikiwhat.page/kavramlar/Reaccion%20Quimica
• Biología: Estudio de las reacciones bioquímicas y la energía involucrada en los procesos celulares.
• Ingeniería: Diseño de sistemas termodinámicos eficientes.
• Ciencia de los materiales: Predicción de la estabilidad de fases.

En resumen, la energía libre es una herramienta poderosa para analizar y comprender la dirección y el equilibrio de los procesos termodinámicos.