Julgue as alternativas a seguir em verdadeiras (V) ou falsas (F), justificando as alternativas falsas.
Se um sistema realiza um processo a TeP constantes, a energia livre de Gibbs do sistema fica constante quando o sistema alcança o estado de equilíbrio.
Se um sistema realiza um processo a TeP constantes, a energia livre de Gibbs do sistema fica constante quando o sistema alcança o estado de equilíbrio.
Passo 1
Beleza, temos aqui um exercício de Termodinâmica (mais especificamente sobre energia livre de Gibbs) em que precisamos julgar se a afirmação é verdadeira (V) ou falsa (F). A afirmação é:
“Se um sistema realiza um processo a T e P constantes, a energia livre de Gibbs do sistema fica constante quando o sistema alcança o estado de equilíbrio.”
Para resolver isso, vamos precisar:
“Se um sistema realiza um processo a T e P constantes, a energia livre de Gibbs do sistema fica constante quando o sistema alcança o estado de equilíbrio.”
Para resolver isso, vamos precisar:
- Do conceito de energia livre de Gibbs (G)
- Da condição de equilíbrio em sistemas a T e P constantes
- De como o diferencial de G se comporta nessas condições
Passo 2
Primeiro, bora relembrar a definição e o diferencial de G. A energia livre de Gibbs é dada por
onde
Mas, como sabemos que
(vem da primeira lei e definição de entalpia), substituindo em
Passo 3
Agora, o ponto-chave: quando o sistema está a temperatura
constante e pressão
constante, temos
Logo,
mas atenção: isso vale exatamente no ponto de equilíbrio, ou seja, quando não há mais tendência de mudança espontânea do sistema.
Passo 4
Na Termodinâmica, a condição de espontaneidade (para T e P fixos) é
e no ponto de equilíbrio, não há mais mudança possível sem intervenção externa, então
Isso significa que, ao alcançar o equilíbrio, qualquer pequena variação no sistema não altera
; ela fica “travada” num valor mínimo.
Resposta
V – Verdadeira. A energia livre de Gibbs atinge um mínimo e, portanto, não muda (
) no estado de equilíbrio a
e
constantes.