Para comprender la termodinámica, la entalpía y la entropía son dos conceptos fundamentales que nadie puede pasar por alto. Conocer la diferencia entre entalpía y entropía no solo nos ayuda a aprobar nuestro examen de ciencias, sino que también proporciona una explicación racional de muchos procesos que presenciamos en nuestra vida diaria. Desde el cambio de fases hasta la transferencia de energía en un solo estado, la termodinámica puede explicarlo todo.
Entalpía vs Entropía
La diferencia entre entalpía y entropía es que la entalpía es la medida de la energía total de un sistema que es la suma de la energía interna y el producto de la presión y el volumen. Por otro lado, la entropía es la cantidad de energía térmica en un sistema que no está disponible para su conversión en trabajo.
La entalpía de un sistema termodinámico se define como una función de estado que se calcula a presión constante (gran atmósfera abierta). La unidad de entalpía es la misma que la energía, es decir, J en la unidad SI porque es la suma de la energía interna de un sistema y el producto de la presión y el cambio de volumen. La entalpía total de un sistema no se puede medir directamente. Entonces, medimos el cambio en la entalpía de un sistema.
En palabras simples, la entropía es la medida de la aleatoriedad o el caos en un sistema. Es una propiedad extensa, lo que significa que el valor de la entropía cambia según la cantidad de materia presente en el sistema. Si un sistema está muy ordenado (menos caótico), entonces tiene una entropía baja y viceversa. La unidad SI de entropía es J⋅K−1.
Tabla de comparación entre entalpía y entropía
| Parámetros de comparación | Entalpía | Entropía |
| Definición | La entalpía es la suma de la energía interna y el producto de la presión y el volumen de un sistema termodinámico. | La entropía es la cantidad de energía térmica de un sistema que no está disponible para su conversión en trabajo mecánico o útil. |
| Medición | La entalpía total de un sistema no se puede medir directamente, por lo que calculamos el cambio de entalpía. | Medir la entropía de un sistema se refiere a la cantidad de desorden o caos presente en un sistema termodinámico. |
| Unidad | La unidad SI de entalpía es la misma que la de energía, por lo que se puede medir en J. | La unidad SI de entropía para la unidad de masa es J⋅K−1⋅kg−1 y para la entropía por unidad de cantidad de sustancia es J⋅K−1⋅mol−1. |
| Símbolo | La entalpía se denota por H. | La entropía se denota por S. |
| Historia | Un científico llamado Heike Kamerlingh Onnes acuñó el término "entalpía". | Un físico alemán llamado Rudolf Clausius acuñó el término "entropía". |
| Condiciones favorables | Un sistema termodinámico siempre favorece la entalpía mínima. | Un sistema termodinámico siempre prefiere la máxima entropía. |
¿Qué es la entalpía?
La entalpía es una propiedad termodinámica que se refiere a la suma de la energía interna y el producto de la presión y el volumen de un sistema. La entalpía de un sistema significa su capacidad para liberar calor y, por lo tanto, tiene la misma unidad que la energía (julios, calorías, etc.). La entalpía se denota por H.
No es posible calcular la entalpía total de un sistema ya que es imposible conocer el punto cero. Entonces, el cambio de entalpía se calcula entre un estado y otro cuando la presión es constante. La fórmula de la entalpía es H = E + PV donde E es la energía interna de un sistema, P es la presión y V es el volumen.
La entalpía tiene mucha importancia en un sistema termodinámico, ya que determina si una reacción química es endotérmica o exotérmica. También se utiliza para calcular el calor de reacción, el requisito de potencia mínima para un compresor, etc.
¿Qué es la entropía?
La entropía es una propiedad extensa y es la medida de aleatoriedad o caos en un sistema termodinámico. El valor de la entropía cambia con el cambio en la cantidad de materia en el sistema. La entropía se denota por S y las unidades comunes de entropía son julios por kelvin J⋅K−1 o J⋅K−1⋅kg−1 para la entropía por unidad de masa. Dado que la entropía mide la aleatoriedad, un sistema altamente ordenado tiene una entropía baja.
Existen varios métodos para calcular la entropía de un sistema. Pero, dos de las formas más comunes son calcular la entropía de un proceso reversible y un proceso isotérmico. Para calcular la entropía de un proceso reversible, la fórmula es S = kB ln W donde kB es la constante de Boltzmann y su valor es igual a 1.38065 × 10-23 J / K y W es el número de estados posibles. Para calcular la entropía de un proceso isotérmico, la fórmula es ΔS = ΔQ / T donde ΔQ se refiere al cambio de calor y T es la temperatura absoluta del sistema en Kelvin.
La fusión del hielo en el agua seguida de su vaporización en vapor es un ejemplo de caos creciente y entropía decreciente. Cuando el cubo de hielo gana energía, la energía térmica afloja su estructura para formar líquido y, por lo tanto, aumenta el caos en el sistema. Algo similar sucede cuando el líquido cambia a estado de vapor. Pero, mientras se enfoca en el sistema, la entropía disminuye mientras que la entropía del entorno aumenta.
Principales diferencias entre entalpía y entropía
Conclusión
Comprender la diferencia entre entalpía y entropía es muy importante para razonar varios procesos en la naturaleza. Desde el derretimiento del hielo hasta la resolución de problemas complejos de termodinámica, se aplican los conceptos básicos de entalpía y entropía.
Pero la entalpía no se puede calcular directamente, por lo que calculamos su cambio entre dos fases. Por otro lado, la entropía se calcula como el grado de aleatoriedad en un sistema. Cuando un sistema gana energía, el desorden aumenta y la entropía disminuye, y viceversa.
