Indique se os seguintes processos podem ou não ser rotulados como espontâneos nas seguintes condições.
Um processo em que
é positivo em V e p constantes.
Um processo em que
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente descobrir se um processo é espontâneo ou não, sabendo que a variação de entalpia (
) é positiva, e que o volume (V) e a pressão § estão constantes. Vamos precisar entender um pouco de Termodinâmica, especialmente sobre como a entalpia e a espontaneidade dos processos estão relacionadas.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar o que significa um processo ser espontâneo. Um processo espontâneo é aquele que ocorre naturalmente, sem a necessidade de energia externa para acontecer. Para determinar isso, usamos a função de Gibbs, que relaciona a entalpia, a entropia e a temperatura.
Passo 3
A função de Gibbs (
) é dada por:
Onde:
-
é a variação da energia livre de Gibbs. -
é a variação de entalpia. -
é a temperatura absoluta. -
é a variação de entropia.
Passo 4
Para um processo ser espontâneo,
precisa ser negativo:
Então, precisamos analisar os termos da equação para ver se isso acontece.
Passo 5
No nosso caso, sabemos que
é positivo (
). Isso geralmente indica que o processo absorve calor e pode não ser espontâneo. Mas não é o único fator!
Passo 6
Também temos que considerar a entropia (
). Se a entropia aumenta (
), isso favorece a espontaneidade porque aumenta a desordem do sistema. Porém, como não temos essa informação, vamos considerar que
pode influenciar o resultado final.
Passo 7
Como a pressão § e o volume (V) estão constantes, a temperatura (T) também pode estar influenciando diretamente o processo. Se a temperatura for alta o suficiente, o termo
pode compensar o
positivo, tornando
negativo.
Passo 8
Mas, se a entropia não aumenta ou aumenta pouco, e considerando que
é positivo, é provável que
seja positivo, indicando que o processo não é espontâneo nessas condições.
Resposta
Com
positivo e volume e pressão constantes, o processo não é espontâneo.