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 ( De<a S ) e à temperatura, pode-se afirmar que:
(a) Será espontâneo a qualquer temperatura, se De<a S for negativo.
(b) Será espontâneo a qualquer temperatura, se De<a S for positivo.
(c) Nunca será espontâneo, se De<a S for negativo.
(d) Nunca será espontâneo, se De<a S for positivo.
(e) Será espontâneo, independente de De<a S e da temperatura.
(f) Nenhuma das alternativas anteriores está correta.

Passo 1

O enunciado fala de um processo exotérmico (logo De<a H<0) e quer relacionar isso à espontaneidade em função de De<a S 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:
De<a G = De<a H - T,De<a S
Um processo é espontâneo se, e somente se, De<a G<0.

Passo 3

Como o processo é exotérmico, temos
De<a H<0
Resta analisar o sinal de De<a S e o impacto do termo -T,De<a S em De<a G.

Passo 4

Se De<a S>0, então -T,De<a S é sempre negativo (pois T>0 em kelvin). Assim
De<a G = (De<a H<0) - (T,De<a S>0)
é a soma de dois termos negativos, garantindo De<a G<0 para qualquer T. Logo, será espontâneo a qualquer temperatura.

Passo 5

Se De<a S<0, então -T,De<a S>0, e
De<a G = (De<a H<0) + (T,|De<a S|>0)
Nesse caso De<a G pode ficar negativo (espontâneo) se |De<a H| for maior que T,|De<a S|, ou positivo (não espontâneo) para T 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 De<a S for positivo é a alternativa (b).

Resposta

(b) Será espontâneo a qualquer temperatura, se De<a S for positivo.

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