Questão 3. As Leis da Termodinâmica explicam as variações de energia e a tendência de
ocorrência dos processos de modo espontâneo, sendo essenciais para a compreensão da Química. Considerando um processo exotérmico, quanto à espontaneidade, à variação de entropia (
) e à temperatura, pode-se afirmar que:
(a) Será espontâneo a qualquer temperatura, se
for negativo.
(b) Será espontâneo a qualquer temperatura, se
for positivo.
(c) Nunca será espontâneo, se
for negativo.
(d) Nunca será espontâneo, se
for positivo.
(e) Será espontâneo, independente de
e da temperatura.
(f) Nenhuma das alternativas anteriores está correta.
ocorrência dos processos de modo espontâneo, sendo essenciais para a compreensão da Química. Considerando um processo exotérmico, quanto à espontaneidade, à variação de entropia (
(a) Será espontâneo a qualquer temperatura, se
(b) Será espontâneo a qualquer temperatura, se
(c) Nunca será espontâneo, se
(d) Nunca será espontâneo, se
(e) Será espontâneo, independente de
(f) Nenhuma das alternativas anteriores está correta.
Passo 1
O enunciado fala de um processo exotérmico (logo
) e quer relacionar isso à espontaneidade em função de
e da temperatura. Para saber se um processo é espontâneo, usamos o critério da energia livre de Gibbs.
Passo 2
O critério de espontaneidade é dado pela variação da energia livre de Gibbs:
Um processo é espontâneo se, e somente se,
.
Passo 3
Como o processo é exotérmico, temos
Resta analisar o sinal de
e o impacto do termo
em
.
Passo 4
Se
, então
é sempre negativo (pois
em kelvin). Assim
é a soma de dois termos negativos, garantindo
para qualquer
. Logo, será espontâneo a qualquer temperatura.
Passo 5
Se
, então
, e
Nesse caso
pode ficar negativo (espontâneo) se
for maior que
, ou positivo (não espontâneo) para
suficientemente grande. Ou seja, não é espontâneo a qualquer temperatura.
Passo 6
Comparando com as alternativas, aquela que diz que um processo exotérmico será espontâneo a qualquer temperatura se
for positivo é a alternativa (b).
Resposta
(b) Será espontâneo a qualquer temperatura, se
for positivo.