4.1
La termodinámica de la mezcla
La termodinámica de la mezcla describe la disminución de la energía de Gibbs durante la mezcla espontánea de gases ideales a temperatura y presión constantes.
Consideremos dos gases ideales con cantidades nA y nB a la misma temperatura y presión. Sus potenciales químicos derivan de la energía molar de Gibbs de un gas ideal.
La energía total de Gibbs cambia de Gi antes de mezclar a Gf después de mezclar, con presiones parciales pA y pB.
La energía de Gibbs de mezcla se obtiene de Gf menos Gi y se simplifica usando la relación entre la presión parcial y la fracción molar de cualquier gas J.
Para un gas ideal, la derivada parcial de G respecto a T a p constante es igual a menos la entropía. Aplicar esto a la energía de Gibbs de la mezcla da el cambio de entropía de la mezcla.
Como las fracciones moles son menores que uno, los términos logarítmicos son negativos, por lo que la mezcla es espontánea, con energía de Gibbs negativa de mezcla y entropía positiva de mezcla.
A partir de ΔG = δH − TΔS, la entalpía de mezcla es cero. Porque las interacciones diferentes y similares son similares, la mezcla no cambia la entalpía.
La mezcla es un fenómeno fascinante en termodinámica, especialmente al considerar la energía de Gibbs de una mezcla a temperatura y presión constantes…
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