Assinale a alternativa correta com a letra \mathbf{C} e a incorreta com \mathbf{E}, justifique a resposta.
(E) 0 calor e o trabalho são grandezas termodinâmicas que se caracterizam por não serem fenômenos de fronteira, sem efeitos nas vizinhanças; são funções que independem da trajetória e suas derivadas são exatas.
(E) A variação de entropia do sistema para o processo reversível é maior que a variação de entropia do sistema para o processo irreversível.
(E) A entropia de substâncias simples, em seu estado padrão, é zero.
(C) A condição de espontaneidade de um sistema termodinâmico ao realizar um processo isotérmico e isobárico corresponde a: \quad \Delta \mathrm{G}<0.
(C) Um processo é espontâneo quando a variação da entropia total, entre sistema e vizinhança, é positiva.
(E) 0 estado termodinâmico é a condição de um sistema descrito por suas propriedades intensivas.
(E) A energia interna e a entropia são fenômenos de fronteira, isto é, são reconhecidos nas fronteiras do sistema à medida que cruzam suas fronteiras; seus efeitos se manifestam nas vizinhanças, estão associados a um processo, não a um estado termodinâmico, são funções da trajetória que possuem derivadas inexatas e sua magnitude depende da trajetória percorrida durante o processo, bem como do estado inicial e final.
(E) A energia interna e o trabalho são grandezas termodinâmicas que apresentam derivadas exatas, caracterizam por serem fenômenos de fronteira, com efeitos nas vizinhanças; suas magnitudes independem da trajetória e seus efeitos são reconhecidos nas fronteiras do sistema.
(E) 0 processo adiabático se caracteriza pela transferência de calor que ocorre entre um sistema e suas vizinhanças.
(C) Todos os modos de transferência de calor exigem que haja uma diferença de temperatura entre os corpos ou sistemas.
(E) 0 ácido sulfúrico concentrado diluindo-se em água pode ser perigoso. A temperatura da solução pode aumentar rapidamente. Os sinais de \Delta H, de \Delta S, e de \Delta G para este processo são: \boldsymbol{\Delta} \boldsymbol{H} \boldsymbol{>} \mathbf{0}, \boldsymbol{\Delta} \boldsymbol{S} \boldsymbol{>} \mathbf{0}, \boldsymbol{\Delta} \boldsymbol{G} \boldsymbol{<} \mathbf{0}.
(C) 0 \Delta H de uma reação não depende dos estados intermediários, e sim do estado inicial e do final. Em outras palavras, quando uma reação ocorre em mais de uma etapa, o seu \Delta H é igual à soma dos \Delta H s dessas etapas nas mesmas condições experimentais. Esse princípio é conhecido como Lei de Hess.

Passo 1

O enunciado apresenta doze afirmações de termodinâmica e pede para marcarmos cada uma como correta (C) ou incorreta (E). Vamos usar conceitos de funções de estado versus funções de processo, espontaneidade (ΔG e ΔS_total), definições de calor, trabalho, entropia, energia interna, processos adiabáticos, modos de transferência de calor, efeitos de diluição exotérmica e a Lei de Hess.

Passo 2

Funções de estado (energia interna U, entropia S, entalpia H, energia livre de Gibbs G) dependem apenas do estado inicial e final; seus diferenciais são exatos. Já calor Q e trabalho W são funções de processo (fenômenos de fronteira), com diferenciais inexatos, e seu valor depende da trajetória. Assim:
– Afirmação 1: diz que calor e trabalho não são de fronteira e que têm derivadas exatas. Está invertida; é falsa → marca-se E.
– Afirmações 7 e 8: tratam de U, S ou W como se fossem fenômenos de fronteira. Também são falsas → E para ambas.

Passo 3

A entropia S é função de estado, logo para um dado par de estados inicial e final temos
\Delta S_{\text{rev}}=\Delta S_{\text{irrev}}.
– Afirmação 2: afirma que \Delta S_{\text{rev}}>\Delta S_{\text{irrev}}. Falsa → E.
Além disso, entropia padrão de substâncias simples (elementos) não é zero (é a entalpia de formação que é zero).
– Afirmação 3: diz que S^0 de substâncias simples no estado padrão é zero. Falsa → E.

Passo 4

Critérios de espontaneidade:
– Em processo isotérmico e isobárico, espontaneidade ⇔ \Delta G<0.
– Em geral, espontaneidade ⇔ \Delta S_{\text{total}}=\Delta S_{\text{sistema}}+\Delta S_{\text{vizinhança}}>0ç.
– Afirmação 4: \Delta G<0 em T e P constantes. Correta → C.
– Afirmação 5: espontâneo quando \Delta S_{\text{total}}>0. Correta → C.

Passo 5

Um estado termodinâmico é descrito por variáveis de estado intensivas e extensivas, não apenas intensivas.
– Afirmação 6: diz que o estado é descrito apenas por propriedades intensivas. Falsa → E.

Passo 6

Processo adiabático não transfere calor Q=0. E todo modo de transferência de calor (condução, convecção, radiação) só ocorre se houver diferença de temperatura (caso contrário o fluxo líquido é zero).
– Afirmação 9: caracteriza adiabático como “transferência de calor” entre sistema e vizinhança. Falsa → E.
– Afirmação 10: diz que todos os modos de calor exigem diferença de temperatura. Correta → C.

Passo 7

Ao diluir ácido sulfúrico concentrado em água ocorre reação exotérmica \Delta H<0, a entropia do sistema aumenta \Delta S>0 e \Delta G=\Delta H-T\Delta S fica negativa <0.
– Afirmação 11: dá \Delta H>0, \Delta S>0, \Delta G<0. O sinal de \Delta H está invertido, logo é falsa → E.

Passo 8

Pelo princípio de Hess, \Delta H é função de estado e independe do caminho (soma de etapas).
– Afirmação 12: enuncia corretamente a Lei de Hess. Correta → C.

Resposta

  1. E
  2. E
  3. E
  4. C
  5. C
  6. E
  7. E
  8. E
  9. E
  10. C
  11. E
  12. C

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