Explique a função de Gibbs (energia livre de Gibbs).
Passo 1
Vamos começar resumindo o que foi pedido: você quer entender o que é a função de Gibbs, também conhecida como energia livre de Gibbs. Esse conceito pertence à termodinâmica, que é a área da física que estuda as relações entre calor, trabalho, temperatura e energia. Para explicar isso, vamos precisar entender alguns conceitos básicos de termodinâmica, como energia interna, entalpia, entropia e as condições de equilíbrio químico.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre energia livre de Gibbs. É uma função termodinâmica que nos ajuda a prever se um processo químico ou físico vai ocorrer espontaneamente a uma temperatura e pressão constantes. Em outras palavras, ela nos diz se uma reação vai acontecer sem precisar de energia externa.
Passo 3
A fórmula da energia livre de Gibbs é dada por:
Onde:
- $ G $ é a energia livre de Gibbs.
- $ H $ é a entalpia do sistema.
- $ T $ é a temperatura absoluta (em Kelvin).
- $ S $ é a entropia do sistema.
Vamos explicar cada termo:
- Entalpia ($ H $): Representa a energia total do sistema, incluindo energia interna e a energia necessária para fazer espaço para ele em seu ambiente.
- Entropia ($ S $): Mede a quantidade de desordem ou a distribuição de energia no sistema.
- Temperatura ($ T $): Refere-se à temperatura absoluta do sistema.
Passo 4
Agora, por que subtraímos $ T \cdot S $ de $ H $? Bem, isso acontece porque, à medida que a temperatura aumenta, a entropia também tem um papel mais significativo no comportamento do sistema. A energia livre de Gibbs leva em conta tanto a energia interna quanto a desordem do sistema, proporcionando uma visão mais completa de sua tendência para ocorrer espontaneamente.
Passo 5
Para determinar se um processo é espontâneo, analisamos a variação da energia livre de Gibbs ($ \Delta G $):
- Se $ \Delta G < 0 $: O processo é espontâneo.
- Se $ \Delta G > 0 $: O processo não é espontâneo.
- Se $ \Delta G = 0 $: O sistema está em equilíbrio.
Isso significa que, se a energia livre de Gibbs diminui durante um processo, ele ocorrerá naturalmente.
Resposta
A função de Gibbs, ou energia livre de Gibbs ($ G
H
S $) para prever a espontaneidade de processos a temperatura e pressão constantes. Através da fórmula $ G = H - T \cdot S
\Delta G $): se $ \Delta G $ for negativa, o processo é espontâneo; se for positiva, não é espontâneo; e se for zero, o sistema está em equilíbrio.