O que é entropia? Disserte em pelo menos 1000 palavras introduzindo no texto a seguinte discussão (a) durante um processo químico o sistema se torna mais ordenado, qual o sinal da variação da entropia durante o processo? (b) A variação de entropia para um processo dependo do caminho tomado do estado inicial para o estado do sistema? Qual o significado que se dá para a afirmação que a entropia é uma função de estado? © de um exemplo de um processo no qual a entropia do sistema diminui, utilizando para isso valores tabelados.
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. A pergunta principal é sobre entropia, que é um conceito fundamental na termodinâmica. A gente vai discutir o que é entropia e, dentro disso, abordar três subquestões:
a) Durante um processo químico, o sistema se torna mais ordenado. Qual o sinal da variação da entropia durante o processo?
b) A variação de entropia para um processo depende do caminho tomado do estado inicial para o estado do sistema? O que significa dizer que a entropia é uma função de estado?
c) Dar um exemplo de um processo no qual a entropia do sistema diminui, usando valores tabelados.
Para resolver isso, vamos precisar entender bem o que é entropia, como ela se comporta em processos químicos, o que são funções de estado e analisar um exemplo prático com dados reais.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é entropia. A entropia, representada pela letra S, é uma medida da desordem ou aleatoriedade de um sistema. Em termos mais técnicos, ela quantifica a quantidade de energia em um sistema que não pode ser usada para realizar trabalho. Quanto maior a entropia, maior a desordem.
Na termodinâmica, a segunda lei nos diz que a entropia do universo tende a aumentar com o tempo. Isso significa que os processos naturais tendem a se mover em direção a estados de maior desordem.
Agora, vamos para a primeira subquestão.
Passo 3
a) Durante um processo químico, o sistema se torna mais ordenado. Qual o sinal da variação da entropia durante o processo?
Quando o sistema se torna mais ordenado, significa que a desordem está diminuindo. Como a entropia mede justamente essa desordem, uma diminuição na desordem implica que a entropia também está diminuindo.
Matematicamente, representamos a variação de entropia como
. Se a entropia está diminuindo, então
. Ou seja, o sinal da variação da entropia é negativo.
Isso está alinhado com a ideia geral da segunda lei da termodinâmica, que indica que a entropia total do universo tende a aumentar. Porém, localmente (no sistema isolado), pode haver processos onde a entropia diminui, mas isso será compensado por um aumento maior na entropia do ambiente.
Passo 4
b) A variação de entropia para um processo depende do caminho tomado do estado inicial para o estado do sistema? O que significa dizer que a entropia é uma função de estado?
A variação de entropia não depende do caminho seguido pelo processo, mas somente dos estados inicial e final do sistema. Isso acontece porque a entropia é uma função de estado, o que significa que seu valor depende apenas do estado atual do sistema, não da forma como ele chegou a esse estado.
Em outras palavras, se você tiver duas rotas diferentes para ir do estado A ao estado B, a variação de entropia
será a mesma para ambas as rotas. Isso ocorre porque a entropia é uma propriedade termodinâmica que caracteriza o estado de equilíbrio do sistema.
Portanto, dizer que a entropia é uma função de estado quer dizer que ela é uma propriedade que descreve o estado termodinâmico do sistema de forma completa e independente do caminho percorrido para atingir esse estado.
Passo 5
c) Dê um exemplo de um processo no qual a entropia do sistema diminui, utilizando para isso valores tabelados.
Vamos considerar a cristalização do sal de cozinha (cloreto de sódio) a partir de uma solução aquosa. Nesse processo, o sal que estava dissolvido na água forma cristais sólidos, aumentando a ordem do sistema.
Para ilustrar isso com valores tabelados, podemos usar a entropia padrão de formação dos reagentes e produtos.
Por exemplo:
- Entropia do NaCl (sólido)
- Entropia da solução aquosa
Considerando a reação simplificada:
A variação de entropia
é dada por:
Assumindo
e
:
O valor negativo indica que a entropia do sistema diminuiu durante a cristalização, o que faz sentido porque os íons estão se organizando em uma estrutura cristalina mais ordenada.
Resposta
Então, resumindo:
a) Se o sistema se torna mais ordenado durante um processo químico, a variação da entropia
é negativa.
b) A variação de entropia não depende do caminho seguido, apenas do estado inicial e final, porque a entropia é uma função de estado.
c) Um exemplo disso é a cristalização do NaCl a partir de uma solução aquosa, onde a entropia do sistema diminui em
, indicando uma maior ordem no sistema.