Explique em termos das contribuição entálpica (De e entrópica (De para a variação da energia livre de Gibbs De, as seguintes observações experimentais:
a evaporação da água a uma temperatura suficientemente alta.

Passo 1

Beleza, vamos começar resumindo o que a questão tá pedindo. A gente precisa explicar como a variação da energia livre de Gibbs ( De) é influenciada pelas contribuições entálpica ( De) e entrópica ( De) quando a água evapora a uma temperatura suficientemente alta. Então, vamos precisar entender o que são entalpia, entropia e energia livre de Gibbs, e como elas se relacionam no processo de evaporação.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre entalpia ( De). A entalpia é uma medida da quantidade de energia absorvida ou liberada durante uma reação ou mudança de fase. No caso da evaporação da água, a água absorve energia do ambiente para se transformar em vapor. Isso significa que a entalpia da evaporação é positiva ( De 0), indicando que o processo é endotérmico.

Passo 3

Agora, vamos para a entropia ( De). A entropia é uma medida da desordem ou da dispersão de energia no sistema. Quando a água evapora, as moléculas passam de um estado mais ordenado (líquido) para um estado mais desordenado (vapor). Isso aumenta a entropia do sistema, ou seja, De é positivo.

Passo 4

Com esses conceitos em mente, vamos analisar a equação da energia livre de Gibbs:
De
Aqui, De determina se o processo é espontâneo:
  • Se De, o processo é espontâneo.
  • Se De 0, o processo não é espontâneo.
  • Se De, o sistema está em equilíbrio.

Passo 5

No caso da evaporação da água a uma temperatura suficientemente alta, a temperatura ( T) é grande o bastante para que o termo T De compense o De. Como De é positivo, multiplicando por uma temperatura alta, T De também será positivo e grande. Assim, temos:
De
Como T De > De, De fica negativo, tornando o processo espontâneo.

Resposta

Então, quando a água evapora a uma temperatura suficientemente alta, a energia livre de Gibbs ( De) se torna negativa porque a contribuição entrópica ( De) multiplicada pela temperatura é maior que a contribuição entálpica ( De). Isso faz com que a evaporação seja um processo espontâneo nessas condições.

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