Foi visto em sala de aula as condições de equilíbrio considerando a entropia do universo. Quando se atinge o equilíbrio nas energias de Helmholtz e Gibbs?

Passo 1

Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. A pergunta fala sobre as condições de equilíbrio considerando a entropia do universo e quer saber quando as energias de Helmholtz e Gibbs atingem esse equilíbrio. Para resolver isso, vamos precisar entender alguns conceitos básicos de termodinâmica, como entropia, energia de Helmholtz ($ F F G $).

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar o que é entropia. Entropia ($ S $) é uma medida da desordem ou aleatoriedade de um sistema. Segundo a segunda lei da termodinâmica, a entropia do universo tende a aumentar até atingir um máximo no equilíbrio.

Passo 3

Agora, vamos falar sobre a energia de Helmholtz. A energia de Helmholtz ($ F $) é definida pela fórmula:
F
onde:
  • $ U $ é a energia interna do sistema,
  • $ T $ é a temperatura,
  • $ S $ é a entropia.
Essa energia é útil para processos que ocorrem a temperatura e volume constantes.

Passo 4

Em seguida, temos a energia de Gibbs. A energia de Gibbs ($ G $) é dada por:
G
onde:
  • $ H $ é a entalpia do sistema,
  • $ T $ e $ S $ são a temperatura e a entropia, respectivamente.
A energia de Gibbs é especialmente útil para processos que ocorrem a temperatura e pressão constantes.

Passo 5

No equilíbrio termodinâmico, a entropia do universo atinge seu valor máximo e não há mais alterações espontâneas no sistema. Nesse ponto, as variações das energias de Helmholtz e Gibbs são nulas:
De
Isso significa que, no equilíbrio, tanto $ F $ quanto $ G $ não mudam, indicando que o sistema está estável e em equilíbrio.

Resposta

O equilíbrio nas energias de Helmholtz ($ F F G $) é alcançado quando a entropia do universo atinge seu máximo, fazendo com que ambas as energias deixem de variar. Ou seja, no equilíbrio, temos:
G

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