Indique se os seguintes processos podem ou não ser rotulados como espontâneos nas seguintes condições.
Um processo isobárico em que
é negativo e
é 0 .
Um processo isobárico em que
Passo 1
Beleza, vamos lá! O problema nos pede para dizer se um processo é espontâneo ou não, dado que ele acontece a pressão constante (
isobárico
), com a variação de energia interna (\Delta U
) sendo negativa e a variação de entropia (\Delta S
) sendo zero. A gente vai precisar usar conceitos de Termodinâmica, especialmente sobre energia livre de Gibbs, que nos ajuda a determinar se um processo é espontâneo.Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que significa um processo ser espontâneo. Em Termodinâmica, um processo espontâneo é aquele que ocorre por si só, sem precisar de energia externa. Para determinar isso, usamos a Energia Livre de Gibbs ($ \Delta G $).
Passo 3
A fórmula da Energia Livre de Gibbs é:
Onde:
- $ \Delta H $ é a variação da entalpia.
- $ T $ é a temperatura absoluta (em Kelvin).
- $ \Delta S $ é a variação da entropia.
Passo 4
Sabemos que:
- O processo é isobárico, ou seja, à pressão constante.
- $ \Delta U $ (variação de energia interna) é negativa.
- $ \Delta S $ é zero.
Sabemos também que, à pressão constante, a variação de entalpia ($ \Delta H
\Delta U $) pela equação:
Onde $ P $ é a pressão e $ \Delta V $ é a variação de volume.
Passo 5
Como $ \Delta S = 0 $, a equação da Energia Livre de Gibbs fica:
Então, para saber se o processo é espontâneo, precisamos ver se $ \Delta H $ é negativo.
Passo 6
Sabemos que $ \Delta U $ é negativo, mas precisamos considerar $ P\Delta V $. Sem informações sobre $ \Delta V $, não podemos determinar exatamente $ \Delta H $. No entanto, se assumirmos que $ P\Delta V $ não compensa $ \Delta U $ (ou seja, $ \Delta U + P\Delta V $ continua negativo), então $ \Delta H $ seria negativo.
Passo 7
Se $ \Delta H $ for negativo, então $ \Delta G = \Delta H $ também será negativo. Quando $ \Delta G $ é negativo, o processo é espontâneo.
Resposta
Sim, o processo pode ser considerado espontâneo sob as condições dadas.