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Elementos de Termodinámica Geoquímica

Publicado el 19 julio, 2022

Termodinámica Geoquímica

La termodinámica geoquímica es el estudio de la geología utilizando los procesos de la termodinámica química. Muchas facetas de la tierra se pueden analizar utilizando termodinámica geoquímica, incluidas rocas, minerales, magmas y soluciones hidrotermales.

La termodinámica geoquímica estudia cómo se puede convertir la energía mediante procesos químicos a partir del trabajo o esfuerzos productivos y la emisión de energía térmica o calor. El estado ideal de los procesos químicos es un equilibrio de temperatura, presión y energía productiva. El desequilibrio y los estados estacionarios también se examinan a través de la investigación dinámica geoquímica de varias sustancias.

El desequilibrio de un sistema químico puede resultar en la ocurrencia de ciertas reacciones químicas para obtener el equilibrio. Las reacciones pueden crear el equilibrio químico o la estabilidad del estado actual de los elementos. En otras palabras, las rocas, el magma o las soluciones se crean durante los procesos de desequilibrio y las reacciones subsiguientes.

El estudio de la termodinámica geoquímica combina las propiedades químicas de la tierra y las leyes de la termodinámica. Los científicos utilizan el concepto de termodinámica para examinar cómo los procesos térmicos pueden ayudar a los sistemas químicos a alcanzar el equilibrio y si alguna vez se logrará una verdadera estabilidad sin intervención externa. En algunos casos, la transferencia excesiva de energía térmica a un sistema geoquímico resultará en entropía. La entropía es la incapacidad de un sistema para incorporar energía térmica en sus procesos y convertir el calor en energía mecánica.

Aplicaciones de la Termodinámica Geoquímica

La termodinámica geoquímica brinda una gran comprensión de la creación de muchas características geológicas, incluidas rocas, minerales, magmas y soluciones hidrotermales. Los investigadores pueden utilizar las leyes y el concepto de la termodinámica para explorar los cambios en los procesos geoquímicos.

Rocas

Al estudiar rocas, los científicos pueden usar la termodinámica geoquímica para examinar el estado estable de un sistema geológico. Las características físicas de la roca pueden proporcionar evidencia de presión, temperatura y composición química. Estos, a su vez, pueden mostrar los procesos químicos y térmicos que dieron como resultado la creación de una roca.

Minerales


Todos los minerales, como este berilo, se crean a través de procesos geoquímicos.
Fotografía en color de berilo.

Los diferentes minerales se crean a temperaturas y presiones específicas. Por ejemplo, un elemento o una combinación de elementos puede transformarse en varios minerales dependiendo del calor y la presión altos, medios o bajos. Estos minerales almacenan diversas cantidades de energía debido a los procesos geotérmicos que se utilizan para crearlos. Los cambios de temperatura y presión pueden hacer que un mineral se transforme en un mineral completamente diferente.

Magmas

Los magmas también se denominan “fundidos”. Estos son líquidos espesos relativamente inestables creados por la aplicación de una inmensa cantidad de calor a las rocas. Como el magma se forma al derretir rocas, retiene los minerales que componen estas rocas. Los aumentos de calor, que conducen a la entropía, pueden dar lugar a mayores tasas de cambios en las configuraciones de los magmas.

Soluciones hidrotermales


Las soluciones hidrotérmicas se crean a través de procesos geoquímicos que dan como resultado energía térmica.
Fotografía en color de solución hidrotermal.

Las soluciones hidrotermales son agua que ha sido calentada a través de reacciones y procesos geoquímicos naturales. Puede parecer que las soluciones hidrotermales solo ofrecen información sobre el agua calentada. Sin embargo, la naturaleza y los sedimentos que la acompañan en estas soluciones ofrecen un mundo de información. La termodinámica geoquímica puede estudiar la capacidad de una solución para transferir metales y minerales. Los investigadores también pueden estudiar el proceso a través del cual se calienta la solución hidrotermal. En otras palabras, las soluciones hidrotermales se pueden conectar a otros aspectos de los procesos geoquímicos, como rocas y minerales.

Resumen de la lección

La termodinámica geoquímica es el estudio de la conversión de energía en la tierra de energía térmica a energía mecánica y viceversa. Uno de los conceptos básicos de la termodinámica geoquímica es el equilibrio o la estabilidad del sistema y sus partes. La capacidad o incapacidad para lograr el equilibrio es la base de la investigación termodinámica geoquímica. Los científicos examinan los efectos del desequilibrio y el potencial para alcanzar el equilibrio mediante la aplicación de energía térmica. Otro concepto importante es la entropía , la incapacidad de un sistema químico para incorporar energía térmica en sus procesos.

La termodinámica geoquímica afecta la creación de rocas, minerales, magmas y soluciones hidrotermales. Los diferentes minerales se forman durante las diferentes etapas de un proceso geoquímico. Las soluciones hidrotermales se pueden analizar para examinar su capacidad de transferir minerales y metales. Los investigadores también pueden determinar los procesos probables a través de los cuales se ha calentado una solución hidrotermal.

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