Într-un sistem, fie că este vorba de chimie, biologie sau fizică, există procese spontane și procese nespontane.
Definiția unui proces spontan
Un proces spontan este unul care are loc singur, fără niciunul energie intrare din exterior. De exemplu, o bilă va derula o înclinare; apa va curge în jos; gheața se va topi în apă; radioizotopii se vor descompune; și fierul va rugini. Nu este necesară intervenția, deoarece aceste procese sunt favorabile termodinamic. Cu alte cuvinte, energia inițială este mai mare decât energia finală.
Rețineți că cât de rapid se produce un proces nu are nicio influență dacă este sau nu spontan: Poate dura mult timp pentru ca rugina să devină evidentă, totuși se va dezvolta atunci când fierul este expus la aer. Un izotop radioactiv se poate descompune instantaneu sau după milioane sau chiar miliarde de ani; totuși, se va descompune.
Spontană versus nespontaneă
Reversul unui proces spontan este un proces nespontan: trebuie adăugată energie pentru a se produce. De exemplu, rugina nu se transformă din nou în fier; o izotopă fiică nu va reveni la starea sa părintească.
Energie liberă și spontaneitate Gibbs
Schimbarea în Energie liberă Gibbs sau funcția Gibbs poate fi utilizată pentru a evalua spontaneitatea unui proces. La temperatură și presiune constantă, ecuația Gibbs este ΔG = ΔH - TΔS, în care ΔH este schimbarea entalpiei, ΔS este schimbarea entropiei și ΔG este cantitatea de energie liberă sau disponibilă. În ceea ce privește rezultatele:
- Dacă ΔG este negativ, procesul este spontan;
- Dacă ΔG este pozitiv, procesul este nespontan (dar ar fi spontan în sens invers);
- Dacă ΔG este zero, atunci procesul se află în echilibru și nu se produce nicio schimbare netă în timp.