Qual é a dificuldade em se utilizar a segunda lei da termodinâmica para definir se uma reação química ocorrerá espontaneamente ou não?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A pergunta é sobre por que é difícil usar apenas a segunda lei da termodinâmica para dizer se uma reação química vai ocorrer de forma espontânea ou não. A gente está falando sobre termodinâmica, que é o estudo das energias e transformações nas reações químicas. Para resolver isso, vamos precisar entender o que a segunda lei diz e como ela se relaciona com a espontaneidade das reações.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que diz a segunda lei da termodinâmica. Ela afirma que, em qualquer processo espontâneo, a entropia total do sistema mais o ambiente sempre aumenta. Entropia, de forma simples, é uma medida da desordem. Então, reações que aumentam a desordem tendem a ser espontâneas.

Passo 3

Mas aí surge o problema: apenas considerar a entropia nem sempre dá a resposta completa sobre a espontaneidade de uma reação. Porque uma reação também envolve mudanças na energia interna, ou seja, na entalpia. Às vezes, uma reação pode reduzir a entropia do sistema (aumentar a ordem) mas ainda assim ocorrer espontaneamente se a liberação de calor (entalpia negativa) compensar essa redução.

Passo 4

Para resolver isso de maneira mais precisa, a gente usa a função de Gibbs, que combina entalpia e entropia. A fórmula é:
De
Aqui, De é a variação da energia livre de Gibbs, De é a variação de entalpia, T é a temperatura em Kelvin, e De é a variação de entropia. Se De for negativo, a reação é espontânea.

Passo 5

Então, a dificuldade de usar apenas a segunda lei é que ela só olha para a entropia, sem considerar como a entalpia e a temperatura influenciam a espontaneidade. Para ter uma visão completa, precisamos da função de Gibbs que leva todos esses fatores em conta.

Resposta

A dificuldade de usar apenas a segunda lei da termodinâmica para determinar a espontaneidade de uma reação química é que ela considera somente a variação de entropia. Para avaliar corretamente se uma reação é espontânea, é necessário também levar em conta a variação de entalpia e a temperatura, o que é feito através da função de Gibbs.

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