Exercicio 2: Determinando se um processo é espontâneo. Calcule
(universo) para dissolver NaCl em água a 298 K.
(Química Geral e Reaçöes Quimicas, ge ed. pg. 841)
(Química Geral e Reaçöes Quimicas, ge ed. pg. 841)
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para calcular a variação da entropia do universo, ou seja,
, quando dissolvemos NaCl em água a 298 K. Isso faz parte da Química Geral, especificamente sobre processos espontâneos e termodinâmica. Para resolver isso, vamos precisar entender como calcular a variação de entropia do sistema (a dissolução do NaCl) e das suas vizinhanças (o ambiente, que nesse caso é a água).
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a variação de entropia do universo (
) é a soma da variação de entropia do sistema (
) e da variação de entropia das vizinhanças (
). A fórmula fica assim:
Passo 3
Vamos calcular a variação de entropia do sistema,
. Quando o NaCl se dissolve na água, há um aumento na desordem do sistema porque os íons se dispersam na solução. Portanto,
é positivo. A equação para isso é:
Sem valores específicos, reconhecemos que essa diferença será positiva.
Passo 4
Agora, vamos calcular a variação de entropia das vizinhanças,
. Isso está relacionado à transferência de calor entre o sistema e o ambiente. A fórmula é:
Aqui,
é a variação de entalpia do sistema e
é a temperatura em Kelvin.
Passo 5
Assumindo que a dissolução de NaCl é um processo endotérmico (absorve calor), então
é positivo. Portanto:
Isso significa que as vizinhanças perdem entropia porque o sistema absorve calor.
Passo 6
Agora, juntando as duas variações:
Como
é positivo e
é negativo, o valor total dependerá dos magnitudes dessas variações.
Passo 7
Para que o processo seja espontâneo, que é o caso da dissolução de NaCl em água à temperatura ambiente, a variação de entropia do universo deve ser positiva:
Isso indica que o aumento na desordem do sistema supera a diminuição na desordem das vizinhanças.
Resposta
A variação da entropia do universo,
, para dissolver NaCl em água a 298 K é positiva, indicando que o processo é espontâneo.