i)
O
\Delta G
é sempre negativo em um processo irreversível? Qual o motivo?

Passo 1

O enunciado pergunta se De<a G é sempre negativo em um processo irreversível e pede o motivo. O conteúdo aqui é Termodinâmica—mais especificamente o critério de espontaneidade a pressão e temperatura constantes—e vamos usar a definição de energia livre de Gibbs e a Segunda Lei da Termodinâmica.

Passo 2

A energia livre de Gibbs de um sistema varia segundo
De<a G = De<a H - T,De<a Ssys,
onde De<a H é a variação de entalpia, T a temperatura absoluta e De<a Ssys a variação de entropia do sistema. A Segunda Lei diz que, para todo processo espontâneo (irreversível), a entropia do universo aumenta:
De<a Suniv =De<a Ssys+De<a Ssistext>0

Passo 3

Em condições de T e P constantes, pode-se mostrar que
De<a G=-T,De<a Suniv
Como T>0 e para processo irreversível espontâneo De<a Suniv>0, concluímos que
De<a G<0

Resposta

Sim. Em um processo irreversível espontâneo a entropia do universo cresce ( De<a Suniv>0) e, como De<a G=-T,De<a Suniv com T>0, temos sempre De<a G<0.

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