INTRODUCCIÓN A LA BIOENERGÍA

¿Cómo podemos predecir si un proceso puede o no ocurrir en la naturaleza?

¿Cómo podemos distinguir lo posible de lo imposible?

La segunda Ley de la Termodinámica nos dice que los procesos naturales o espontáneos (irreversibles) siempre aumentan la entropía del Universo (el sistema más su entorno), sin embargo, sería más conveniente contar con un criterio de espontaneidad que se centrara sólo en el sistema.

Afortunadamente, existen tales criterios de espontaneidad.

Los parámetros termodinámicos de estado siguientes:

  • La energía libre de Helmholtz (A).

  • La energía libre de Gibbs (G).

Para abordar este tema, es necesario revisar previamente el concepto de Equilibrio.

Equilibrio térmico: No existe flujo neto de calor entre el sistema y sus alrededores.

Equilibrio mecánico: Las fuerzas que actúan sobre el sistema y las existentes en su interior, están equilibradas por lo que no hay aceleración en el sistema No hay gradientes de presión y por lo tanto no hay turbulencias.

Equilibrio químico: No suceden reacciones globales en el sistema y las concentraciones de las distintas especies químicas en todas las zonas del sistema son constantes.

Ejemplos:

  • Una pelota de golf que está en el fondo de un agujero, está en equilibrio estable, ya que se necesita un cambio finito del entorno para sacarla.

  • El agua subenfríada (agua líquida por debajo de 0ºC) está en equilibrio metaestable, porque una pequeña perturbación provocará que el sistema se dirija al equilibrio estable, congelándose.

  • Una mezcla de gasolina y oxígeno, está fuera del equilibrio, reaccionando muy lentamente, pero tan sólo una chispa infinitesimal bastará para provocar cambios dramáticos en el sistema.