Admita que a saliva transfere 200 J sobre a forma de calor por cada 5 moles CO2 libertado pela anidrase carbônica fazendo com que a temperatura do gás sofra uma variação de 2,5^circ C. Sabendo que a reação anterior é realizada à pressão atmosférica determine a capacidade calorifica a pressão e volume constante.
O que é a entropia? O que nos indica esta propriedade do sistema? Justifique detalhadamente a sua resposta.

Passo 1

Beleza, vamos começar entendendo o que o exercício pede. Temos uma reação feita à pressão atmosférica (ou seja, processo isobárico) em que a saliva transfere 200 J de calor sempre que 5 mol de CO₂ são formados, fazendo a temperatura do gás subir 2,5 °C. A ideia é descobrir:
  1. A capacidade calorífica a pressão constante (tanto total quanto molar).
  2. A capacidade calorífica a volume constante (idem).
Para isso, vamos usar:
  • A definição de capacidade calorífica .
  • A relação para gás ideal: , onde .
Depois disso, tem a segunda parte: “O que é entropia? O que isso indica no sistema?” Aí a gente explica a teoria da entropia na termodinâmica.

Passo 2

Primeiro, calcular Cp = QDe. Como o processo é isobárico, o calor trocado Cp,total = 200 J2,5 K = 80 J/K está ligado diretamente a Cp,m = 80 J/K5 mol = 16 J/(molcdot K) por
Aqui e . Então o calor total para os 5 mol é
Se quiser a capacidade calorífica molar , divide por :

Passo 3

Agora Cp - Cv = n,R . Para um gás ideal vale a relação
Cv,total = Cp,total - n,R = 80 J/K - 5cdot8,314 J/K approx 80 - 41,57 = 38,43 J/K
Podemos usar tanto as capacidades totais quanto as molares.
  1. Em termos totais:
Cv,m = Cp,m - R = 16 J/(molcdot K) - 8,314 J/(molcdot K) approx 7,686 J/(molcdot K)
  1. Em termos molares:

Passo 4

Agora, entropia. De boa, entropia ( De) é uma função de estado que mede a “desordem” ou o grau de espalhamento de energia num sistema. Alguns pontos-chave:
  1. Para uma transformação reversível, a variação de entropia é
  1. Quanto maior a entropia, mais “espalhada” está a energia e mais provável é o estado (essa é a visão estatística).
  2. A entropia indica para onde o processo tende espontaneamente: em geral, num sistema isolado, . Se a entropia aumenta, o processo pode acontecer espontaneamente.
Então, resumindo, entropia é a medida da irreversibilidade e da dispersão de energia—ela nos diz a direção natural das transformações térmicas.

Resposta

Capacidades caloríficas:
Entropia ( ): é uma função de estado que mede o grau de dispersão de energia e o “nível de desordem” de um sistema. Ela indica a irreversibilidade dos processos e a direção espontânea (em sistemas isolados, ).

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