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:
Aqui,
é a variação da energia livre de Gibbs,
é a variação de entalpia,
é a temperatura em Kelvin, e
é a variação de entropia. Se
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.