Calcule o valor de
para o processo de fusão do gelo em
. A entalpia molar e a entropia de fusão da água são
e
, respectivamente, e são consideradas independentes da temperatura. Explique o significado dos valores calculados.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede pra gente calcular o valor de ΔG, que é a energia livre de Gibbs, para o processo de fusão do gelo a
. A gente tem duas informações importantes: a entalpia molar (
) da fusão da água é
e a entropia de fusão (
) é
. Vamos precisar usar a fórmula da energia livre de Gibbs para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar qual é a fórmula da energia livre de Gibbs. Ela é dada por:
Onde:
-
é a energia livre de Gibbs. -
é a entalpia do processo. -
é a temperatura em Kelvin. -
é a entropia do processo.
Passo 3
Agora, vamos preparar os valores que temos para usar na fórmula. A temperatura está em
, mas pra usar na fórmula precisamos converter pra Kelvin:
Também precisamos garantir que as unidades estejam compatíveis. A entalpia (
) está em kJ/mol e a entropia (
) está em J/K/mol. Vamos converter
para kJ/K/mol dividindo por 1000:
Passo 4
Agora, vamos substituir todos os valores na fórmula da energia livre de Gibbs:
Fazendo a multiplicação:
Esse valor é praticamente zero, considerando as casas decimais.
Passo 5
O resultado de
indica que o processo de fusão do gelo está em equilíbrio na temperatura de
. Isso significa que, nessa temperatura, o gelo e a água coexistem sem favorecer a formação de um ou outro. É o ponto de equilíbrio onde a energia livre de Gibbs não favorece nem o processo de fusão nem o de solidificação.
Resposta
O valor de
para a fusão do gelo em
é aproximadamente
.