1. Gradiente de concentración y entropía:
* Un gradiente de concentración representa un estado de entropía inferior . Las moléculas en el costado de la membrana con mayor concentración están más ordenadas, mientras que las que están en el costado con una concentración más baja están más dispersas.
* La difusión tiende a aumentar la entropía mudando moléculas de una región de alta concentración a una región de baja concentración. Esto crea un estado más distribuido y menos ordenado.
2. Movimiento espontáneo:
* La segunda ley dicta que los procesos ocurren espontáneamente si conducen a un aumento en la entropía general del sistema.
* La difusión en una membrana es un proceso espontáneo porque resulta en un aumento en la entropía. Las moléculas se vuelven más desordenadas, y el sistema general se vuelve más aleatorio.
3. Energía libre:
* La segunda ley se puede expresar en términos de energía libre, que es la energía disponible para hacer el trabajo. Un sistema se moverá espontáneamente hacia un estado de menor energía libre.
* En difusión, la energía libre del sistema disminuye a medida que el gradiente de concentración se disipa, lo que hace que el proceso sea favorable.
4. Membranas y barreras:
* Las membranas pueden actuar como barreras para la difusión, pero no lo evitan por completo.
* La segunda ley aún se aplica, pero la tasa de difusión se ve afectada por factores como la permeabilidad de la membrana, el tamaño de las moléculas y la magnitud del gradiente de concentración.
En resumen:
La segunda ley de la termodinámica, al conducir los sistemas hacia una mayor entropía, explica por qué la difusión a través de una membrana ocurre espontáneamente. Favorece el movimiento de las moléculas de áreas de alta concentración a baja concentración, lo que resulta en un estado más desordenado y menos energético.
