Sem realizar cálculos, preveja o sinal de
para cada uma das seguintes reações:
Passo 1
O enunciado pede: sem realizar cálculos, prever o sinal de
para a reação
Informações fornecidas (tiradas diretamente do enunciado):
- Reagente: uma espécie gasosa,
. - Produtos: um sólido,
, e duas moléculas de gás, . - A tarefa é apenas prever o sinal de
(positivo, negativo ou aproximadamente zero) sem fazer contas numéricas.
Passo 2
O que é entropia, de um jeito simples e útil para a prova: a entropia é uma medida do número de microestados acessíveis ao sistema — quantas maneiras diferentes as partículas podem ser arranjadas mantendo a mesma energia. Uma forma curta e memorizável é:
onde
é a entropia,
é a constante de Boltzmann e
é o número de microestados. Mais microestados significa maior
. Em linguagem física simples: mais “desordem” ou maior dispersão espacial/energética → maior entropia.
Passo 3
Principais regras qualitativas que uso sempre nessas previsões (decora, é muito útil):
- Estados físicos ordenados têm entropia menor que estados desordenados: normalmente
. Ou seja, gases têm entropia muito maior que sólidos. - Aumentar o número de mols de gás tende a aumentar a entropia, porque mais partículas de gás significam mais formas de distribuir posição e energia (mais microestados).
- Formar um sólido a partir de gases tende a diminuir
, enquanto quebrar uma molécula gasosa em mais moléculas gasosas tende a aumentar .
Passo 4
Aplicando essas regras ao caso concreto: compare partículas gasosas antes e depois.
- À esquerda (reagente) há uma molécula gasosa: uma unidade de gás —
. - À direita (produtos) há duas moléculas gasosas:
, mais um sólido .
Logo, o número de mols (ou moléculas) de gás aumenta: passa-se de 1 mol de gás para 2 mols de gás (variação líquida de +1 mol de gás). Esse aumento no número de partículas gasosas fornece um grande incremento no número de microestados acessíveis e, portanto, tende a aumentar fortemente a entropia.
Passo 5
Agora considere o efeito de formar o sólido
: isso reduz a entropia porque sólidos têm muito menos microestados do que gases. No entanto, o ganho de entropia devido ao aumento de gás (de 1 para 2 mols) costuma ser maior do que a perda associada à formação de um mol de sólido a partir de gás, porque a diferença de entropia entre gás e sólido é grande e o acréscimo de um mol extra de gás é um efeito significativo.
Passo 6
Conclusão qualitativa combinando os dois efeitos: aumento no número total de mols de gás (favorável a
) + formação de sólido (favorável a
). Em termos práticos e sem cálculos, o aumento do número de moléculas gasosas domina, de modo que a entropia total tende a aumentar.
Passo 7
Portanto, a previsão para o sinal de
da reação dada é positiva: há aumento de entropia global.