Sem realizar cálculos, diga se a entropia do sistema aumenta ou diminui durante cada um dos seguintes processos:
a sublimação do gelo seco: \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{~s}) \rightarrow \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{~g});
Explique seu raciocínio.

Passo 1

O enunciado dá o processo de sublimação do gelo seco:
\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{s}) \rightarrow \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})
Pede para dizer, sem realizar cálculos, se a entropia do sistema aumenta ou diminui durante esse processo e explicar o raciocínio. Não há outros dados numéricos.

Passo 2

O que é entropia — explicação simples e intuitiva. Entropia é uma medida do “grau de desordem” ou, de modo mais preciso, do número de microestados compatíveis com um mesmo estado macroscópico. A fórmula de Boltzmann resume isso:
S = k \ln \Omega
onde S é a entropia, k é a constante de Boltzmann e \Omega é o número de microestados possíveis. Quanto maior \Omega, maior S. Pense: se as partículas têm mais maneiras diferentes de se arranjar e movimentar, a entropia é maior.

Passo 3

Comparando fases (ideia qualitativa). Em um sólido, como o gelo seco ( \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{s})), as moléculas estão presas em posições de uma rede cristalina e só vibram em torno de pontos fixos — poucas maneiras distintas de organizar as partículas. Em um gás, como \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g}), as moléculas se movem livremente pelo volume, têm grande liberdade translacional (posições e velocidades variadas) e, portanto, muitas mais configurações possíveis.

Passo 4

Aplicando a definição ao processo. Na sublimação temos mudança direta de sólido para gás. Comparando as duas fases:
  • No sólido: \Omega_{\text{sólido}}ó é relativamente pequeno.
  • No gás: \Omega_{\text{gás}}á é muito maior (mais posições, mais velocidades, mais microestados).
    Pelo S = k\ln\Omega, se \Omega aumenta, S aumenta.

Passo 5

Argumentos físicos adicionais, sem cálculos. Além do aumento de microestados, a sublimação costuma aumentar o volume ocupado pelas moléculas e libera maior liberdade translacional e rotacional (quando aplicável), o que representa maior dispersão da energia e maior desordem. Assim, o processo torna o estado do sistema mais “desordenado” e com mais maneiras de distribuir energia.

Passo 6

Resumo didático e analogia. Imagine as moléculas no sólido como pessoas sentadas em cadeiras fixas (poucas formas diferentes de arranjo). No gás elas viram pessoas andando livremente numa praça enorme (muitas formas diferentes de arranjo). Passar de “cadeiras fixas” para “praça” aumenta muito as possibilidades — logo, aumenta a entropia.

Resposta

Aumenta.

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