Prefeitura de Itiquira 2022
A segunda lei da Termodinâmica, em linhas gerais, nos diz que a entropia de um sistema isolado tende a aumentar a partir de uma mudança espontânea, ou seja, o universo procura estados de maior entropia. Ainda dentro da segunda lei, há uma relação direta entre a entropia e a energia livre de Gibbs. Dessa forma, quando o processo é
exotérmico (ΔHsistema < 0) e a entropia do sistema aumenta (ΔSsistema > 0), o sinal de ΔGsistema é negativo para todas as temperaturas. Assim, o processo é sempre espontâneo.
endotérmico (ΔHsistema > 0) e a entropia do sistema aumenta (ΔSsistema > 0), o sinal de ΔGsistema é negativo para todas as temperaturas. Assim, o processo é sempre não-espontâneo.
exotérmico (ΔHsistema < 0) e a entropia do sistema aumenta (ΔSsistema > 0), o sinal de ΔGsistema é positivo para todas as temperaturas. Assim, o processo é sempre não-espontâneo.
endotérmico (ΔHsistema > 0) e a entropia do sistema diminui (ΔSsistema < 0), o sinal de ΔGsistema é positivo para todas as temperaturas. Assim, o processo é sempre espontâneo.
Resolução
A energia livre de Gibbs relaciona entalpia, entropia e temperatura por \(\Delta G = \Delta H - T\,\Delta S\). Para que um processo seja espontâneo (\(\Delta G < 0\)) em qualquer temperatura, é necessário que o termo \(\Delta H\) seja negativo (processo exotérmico) e que o termo \(-T\,\Delta S\) também seja negativo, o que ocorre quando \(\Delta S > 0\). Desse modo, \(\Delta G\) permanecerá negativo independentemente do valor de \(T\). A alternativa que descreve exatamente essa situação é a letra A.
Dicas
Erros Comuns
- Segunda lei da Termodinâmica: em processos espontâneos, a entropia total (sistema + vizinhança) aumenta.
- Energia livre de Gibbs: \(\Delta G = \Delta H - T\,\Delta S\). Se \(\Delta G < 0\), o processo é espontâneo; se \(\Delta G > 0\), é não-espontâneo; se \(\Delta G = 0\), está em equilíbrio.
- Influência da temperatura: quando \(\Delta H\) e \(\Delta S\) têm sinais opostos, a espontaneidade depende da temperatura; quando têm sinais favoráveis (\(\Delta H < 0\) e \(\Delta S > 0\)), o processo é espontâneo em todas as temperaturas; quando desfavoráveis (\(\Delta H > 0\) e \(\Delta S < 0\)), é não-espontâneo em todas as temperaturas.
