Energía libre

Desde el punto de vista termodinámico, un sistema d e aleación se encuentra en estado de equilibrio cuando la energía libre de ese sistema es un mínimo.

El cambio en la energía libre (°F) asociado con la reacción química es, en esencia, una medida de la tendencia del sistema para desarrollar esa reacción.

Considere el concepto de energía libre con respecto a nuestro ejemplo del hielo y el agua (el sistema H2O). El esquema de la energía libre de este sistema como una función de la temperatura. El estudio de esta relación revela lo siguiente:

– A menos de 0°C, el hielo tiene la energía libre más baja y por lo tanto, es la fase estable.
– A más de 0°C, el agua tiene la energía libre más baja y entonces es la fase más estable.

La curva sólida representa la fase que existe en realidad a cualquier temperatura de este sistema.

El cambio de la energía libre (DF) se incrementa cuando la temperatura se eleva o se disminuye de 0°C. Observe que a 0°C la energía libre asociada con el hielo es igual a la del agua; a esta temperatura las dos fases se encuentran en equilibrio.

Tal vez valdría la pena reflexionar un poco más sobre este concepto de la energía libre.

La energía libre es una propiedad de un sistema que puede disminuir en forma espontánea pero no puede aumentar a menos que se suministre al sistema energía o trabajo externo.

Por otra parte, si un material puro puede existir en cualesquiera de dos fases, la fase estable es aquella que tiene la energía libre más baja, porque la energía libre del sistema se incrementaría si cualesquiera de las fases del material se cambia a la otra fase.

Por último, las energías libres de las dos fases de un material son iguales únicamente a una temperatura, la temperatura de transformación (esto es, sólido y líquido en el punto de fusión).

Fuente: Apuntes de Ciencia de materiales de la UNIDEG