Questão 12. O processo de dissolução do cloreto de amônio sólido (
) em água a
é conhecido por ser endotérmico e resultar no resfriamento do sistema. Considere o seguinte: Entalpia padrão de dissolução:
e entropia padrão de dissolução:
K. a) Calcule a variação da energia livre de Gibbs (
) para o processo a
. b) Determine se o processo é espontâneo nessas condições. c) Analise separadamente as variações de energia para o sistema e para a vizinhança. d) Discuta, com base nos seus resultados, como a dissolução ocorre em termos de segunda lei da termodinâmica. e) Interprete fisicamente por que o sistema resfria ao mesmo tempo em que o processo é espontâneo.
Passo 1
O enunciado trata da dissolução endotérmica de
em água a
, com
e
.
Precisamos calcular:
a) a
;
b) espontaneidade do processo;
c) variações de energia no sistema e na vizinhança;
d) conexão com a segunda lei da termodinâmica;
e) por que resfria mesmo sendo espontâneo.
Precisamos calcular:
a)
b) espontaneidade do processo;
c) variações de energia no sistema e na vizinhança;
d) conexão com a segunda lei da termodinâmica;
e) por que resfria mesmo sendo espontâneo.
Passo 2
Para (a) usamos a relação
Convertendo
e
, temos
Passo 3
Como
, o processo é espontâneo a
.
Passo 4
Variações de energia para
mol:
– Sistema: (absorve calor).
– Vizinhança: (cedeu esse calor).
A variação de entropia da vizinhança é
– Sistema:
– Vizinhança:
A variação de entropia da vizinhança é
Passo 5
A segunda lei exige
. Aqui
confirmando a espontaneidade.
Passo 6
Fisicamente, a dissolução aumenta muito a desordem (
) e vence o custo entálpico (
). Para ocorrer, o sistema retira calor da solução, fazendo a temperatura cair, mas, como o ganho de entropia é maior que a perda na vizinhança, o processo é espontâneo.
Resposta
a)
b) Espontâneo ( ).
c) Sistema absorve ; vizinhança cede
e perde
de entropia.
d) , satisfazendo a segunda lei.
e) O resfriamento ocorre porque a dissolução endergônica retira calor do meio, mas o grande aumento de entropia torna o processo espontâneo.
b) Espontâneo (
c) Sistema absorve
d)
e) O resfriamento ocorre porque a dissolução endergônica retira calor do meio, mas o grande aumento de entropia torna o processo espontâneo.