permite una variación positiva de la entropía total. Quizá sea estimulante observar que uno obtiene una devolución de tasas por cada
kilómetro que conduce; pero es una devolución de la naturaleza, y no del ministro.
Hasta ahora la discusión se ha referido a cualquier tipo de trabajo. En muchos casos no estamos interesados en un trabajo de
expansión, sino por ejemplo en el trabajo que puede obtenerse eléctricamente de una pila electroquímica, o en el trabajo que realizan
nuestros músculos cuando nos movemos. Al igual que la entalpía (H = U + PV) se utiliza para tener en cuenta el trabajo de expansión
de manera automática cuando éste no nos interesa en sí mismo, es posible definir otro tipo de energía libre que tiene en cuenta de
manera automática el trabajo de expansión y centra nuestra atención en el trabajo de no expansión. La energía de Gibbs, que se
representa mediante G, se define como G = A + pV. Se considera con razón a Josiah Williard Gibbs (183 91903), de quien esta
propiedad toma el nombre, uno de los padres fundadores de la termodinámica química. Trabajó toda su vida en la Universidad de
Yale y destacó por su reticencia social. Su trabajo, extenso y perspicaz, fue publicado en lo que hoy consideramos una revista poco
conocida (The Transactions of the Connecticut Academy of Science); y no recibió el crédito debido hasta que sus sucesores lo
interpretaron.
De la misma manera que TΔA nos informa del trabajo total que puede realizarse en un proceso a temperatura constante, la variación
de la energía de Gibbs, TΔG, proporciona el trabajo de no expansión que puede realizarse en un proceso, siempre que este tenga lugar a
presión y temperatura constantes. E igual que ciertamente no es posible dar una interpretación molecular de la entalpía, que no es más
que un astuto mecanismo de recuento, tampoco es posible dar una explicación sencilla de la naturaleza molecular de la energía de
Gibbs. Para nuestros propósitos, basta con pensar en ella como energía de Helmholtz, como medida de la energía almacenada de
manera ordenada y por ello capaz de realizar trabajo útil.
Existe otra analogía a la que debemos prestar atención. Al igual que una variación de la energía de Helmholtz en un proceso a
volumen constante es una expresión enmascarada de la variación de la entropía total del universo ——recuérdese que TΔA = -TΔS(total)—,
con lo que los procesos espontáneos quedan caracterizados por una disminución de A, puede identificarse la variación de la energía de
Gibbs con la variación de la entropía total para procesos que tienen lugar a presión constante: TΔG = —TΔS(total). De modo que el criterio d
espontaneidad para un proceso a presión constante es que TΔG es negativa:
Un proceso a volumen constante es espontáneo si lleva aparejada una disminución de la energía de Helmholtz.
Un proceso a presión constante es espontáneo si lleva aparejada una disminución de la energía de Gibbs.
En ambos casos subyace como origen de la espontaneidad el aumento de entropía del universo, pero en cada caso podemos expresar
dicho incremento únicamente en términos de las propiedades del sistema y no tenemos que preocuparnos de realizar un cálculo
aparte para el medio.
La energía de Gibbs tiene gran relevancia en química y en el campo de la bioenergética, que estudia la utilización de la energía en
biología. En química y biología la mayor parte de los procesos tienen lugar a presión y temperatura constantes, así que para decidir si
son espontáneos y capaces de producir trabajo de no expansión tenemos que considerar la energía de Gibbs. De hecho, cuando los
químicos y los biólogos utilizan el término «energía libre» casi siempre se refieren a la energía de Gibbs.
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Discutiré ahora tres aplicaciones. Una es la descripción termodinámica de las transiciones de fase (congelación y ebullición, por
ejemplo; una «fase» es un estado de una sustancia dada, como las fases sólida, líquida y gaseosa del agua); otra de ellas es la capacidad de