Um determinado processo quimico ocorre a uma temperatura inicial de 500 K . A variação de entropia do processo é de
e a variaçăo de entropia e de
a. Qual a energia de Gibbs?
b. O processo é espontàneo?
c. Agora considere que o mesmo processo ocorra uma temperatura mais baixa, de 150 K , qual a energia de Gibbs?
d. Diminuir a temperatura favorece que tipo de reaçăo?
a. Qual a energia de Gibbs?
b. O processo é espontàneo?
c. Agora considere que o mesmo processo ocorra uma temperatura mais baixa, de 150 K , qual a energia de Gibbs?
d. Diminuir a temperatura favorece que tipo de reaçăo?
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado fornece e o que é pedido. O enunciado tem uma escrita confusa, então faço uma interpretação razoável sem te perguntar nada (se eu estiver errado nessa interpretação, o procedimento seria o mesmo; só mudam os números).
Dados (interpretando a primeira grandeza como variação de entalpia
e a segunda como variação de entropia
):
- Temperatura inicial:
. - Variação de entalpia (interpretação do valor dado):
.
Observação: o enunciado escreveu “80 KJ / mol” sem identificar, mas o outro valor claramente é entropia; portanto usarei. - Variação de entropia:
(peguei esse número do enunciado). - Perguntas:
(a) Qual a energia de Gibbs (isto é,) a ?
(b) O processo é espontâneo nessa temperatura?
(c) Calcularse o processo ocorrer a .
(d) Em termos qualitativos: diminuir a temperatura favorece que tipo de reação (ou seja, que sinais dee )?
Passo 2
Apresento a fórmula principal e explico cada termo devagarinho (a ideia é que você entenda e possa aplicar na prova).
-
Fórmula usada:O que significa cada símbolo:
-
é a variação da energia livre de Gibbs por mol; se o processo é espontâneo (àquela temperatura e pressão padrão), se não é espontâneo, se está no equilíbrio. -
é a variação de entalpia por mol (energia trocada como calor a pressão constante). Geralmente em ou . -
é a temperatura absoluta em kelvin ( ). -
é a variação de entropia por mol em .
-
-
Observação importante sobre unidades: para somar/subtrair
e ambos devem estar nas mesmas unidades. Aqui está em , então converto para antes de calcular:
Passo 3
Calcular
a
. Faço o cálculo passo a passo escrevendo os números:
- Primeiro calcule
: - Agora
: - Converto para
(mais comum em resposta):
Passo 4
Interpretação do resultado em
:
- Como
, o processo é espontâneo a . - Intuição física: aqui
é positivo e grande, então o termo domina e torna negativo quando a temperatura é alta o suficiente.
Passo 5
Calcular
a
(passo a passo):
- Calcular
: - Agora
: - Em
:
Passo 6
Interpretação do resultado em
:
- Como
, o processo NÃO é espontâneo a . - Intuição: ao diminuir
o termo favorável (já que ) fica menor em módulo, então a entalpia positiva domina e fica positivo.
Passo 7
Resposta qualitativa à pergunta (d): “Diminuir a temperatura favorece que tipo de reação?”
- Use a fórmula
como guia: - Se
(aumenta entropia), aumentar favorece espontaneidade; portanto diminuir desfavorece essas reações. - Se
(diminui entropia), diminuir favorece espontaneidade, porque o termo deixa de ser tão desfavorável quando é menor.
- Se
- Em termos práticos e de equilíbrio (princípio de Le Chatelier): diminuir a temperatura tende a favorecer reações exotérmicas (
), porque liberar calor compensa a queda de temperatura. - Resumo direto e aplicável na prova: Diminuir a temperatura favorece reações com
(redução de entropia) e, mais geralmente, favorece reações exotérmicas ( ) quando se pensa em deslocamento de equilíbrio.
Resposta
(a)
(b) Sim, o processo é espontâneo a .
(c)
(d) Diminuir a temperatura favorece reações com (redução de entropia) e, em termos de equilíbrio, tende a favorecer reações exotérmicas (
).
(b) Sim, o processo é espontâneo a
(c)
(d) Diminuir a temperatura favorece reações com