Para cada um dos processos a seguir, preveja se haverá aumento ou diminuição de entropia.
.
Passo 1
O enunciado pede: para o processo
, prever se haverá aumento ou diminuição da entropia.
Informações dadas: estado inicial é
no estado gasoso (
); estado final é
no estado sólido (
). Não foi dada temperatura nem outras condições, então trabalharemos qualitativamente com a mudança de fase.
Passo 2
O que é entropia? Vou te explicar de forma simples: entropia é uma medida do desarranjo ou do número de formas microscópicas de organizar um sistema mantendo as mesmas condições macroscópicas. Quanto mais “espalhadas” e móveis são as partículas, maior é a entropia. Pense assim: num gás as partículas correm livremente pelo volume (muitas configurações possíveis); num sólido elas só vibram em posições fixas (poucas configurações possíveis). Essa ideia já dá uma boa intuição para mudanças de fase.
Passo 3
Fórmula prática para analisar a mudança de entropia:
.
Interpretação do sinal:
-
Se
então há aumento de entropia (mais desordem). -
Se
então há diminuição de entropia (menos desordem).
Aqui
é a entropia do estado inicial e
a do estado final.
Passo 4
Compare entropias de fases com uma regra geral muito usada em provas:
.
Por quê? Porque no gás partículas têm liberdade translacional em todo o volume, o que gera um grande número de microestados; no sólido as partículas ficam presas a sítios de rede e só têm vibrações pequenas, logo o número de microestados é bem menor. Isso é válido para qualquer substância típica, incluindo
.
Passo 5
Aplicando a regra ao processo dado: estado inicial é gás e estado final é sólido. Logo
é muito maior que
Portanto, ao calcular
:
Passo 6
Intuição física curta e prática para a prova: passar de gás para sólido significa “congelar/condensar e organizar” as moléculas — elas perdem liberdade de movimento e o sistema fica mais ordenado, então a entropia diminui. Se fosse o processo inverso (
, ou seja, sublimação), a entropia aumentaria fortemente.
Resposta
Diminuição da entropia (
).