Definición y ejemplos de procesos espontáneos

En un sistema, ya sea química, biología o física, existen procesos espontáneos y no espontáneos.

Un proceso espontáneo es uno que ocurre solo, sin ninguna energía Entrada desde el exterior. Por ejemplo, una bola rodará por una pendiente; el agua fluirá cuesta abajo; el hielo se derretirá en agua los radioisótopos se pudrirán; y el hierro se oxidará. No se requiere intervención porque estos procesos son termodinámicamente favorables. En otras palabras, la energía inicial es más alta que la energía final.

Tenga en cuenta que la rapidez con la que ocurre un proceso no tiene relación con si es espontáneo o no: puede tomar mucho tiempo para que el óxido se vuelva obvio, pero se desarrollará cuando el hierro se exponga al aire. Un isótopo radiactivo puede descomponerse instantáneamente o después de millones o incluso miles de millones de años; sin embargo, se descompondrá.

El reverso de un proceso espontáneo es un proceso no espontáneo: se debe agregar energía para que ocurra uno. Por ejemplo, el óxido no vuelve a convertirse en hierro por sí solo; un isótopo hijo no volverá a su estado primario.

El cambio en Energía libre de Gibbs o la función de Gibbs puede usarse para evaluar la espontaneidad de un proceso. A temperatura y presión constantes, la ecuación de Gibbs es ΔG = ΔH - TΔS, en la cual ΔH es el cambio en la entalpía, ΔS es el cambio en la entropía y ΔG es la cantidad de energía libre o disponible. En cuanto a los resultados:

• Si ΔG es negativo, el proceso es espontáneo;
• Si ΔG es positivo, el proceso no es espontáneo (pero sería espontáneo en la dirección inversa);
• Si ΔG es cero, entonces el proceso está en equilibrio y no se produce un cambio neto con el tiempo.