Admita que a saliva transfere 200 J sobre a forma de calor por cada 5 moles
libertado pela anidrase carbônica fazendo com que a temperatura do gás sofra uma variação de
. 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.
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:
- A capacidade calorífica a pressão constante
(tanto total quanto molar). - 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
. Como o processo é isobárico, o calor trocado
está ligado diretamente a
por
Aqui
e
. Então o calor total para os 5 mol é
Se quiser a capacidade calorífica molar
, divide por
:
Passo 3
Agora
. Para um gás ideal vale a relação
Podemos usar tanto as capacidades totais quanto as molares.
- Em termos totais:
- Em termos molares:
Passo 4
Agora, entropia. De boa, entropia (
) é uma função de estado que mede a “desordem” ou o grau de espalhamento de energia num sistema. Alguns pontos-chave:
- Para uma transformação reversível, a variação de entropia é
- Quanto maior a entropia, mais “espalhada” está a energia e mais provável é o estado (essa é a visão estatística).
- 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,
).