Explique em termos das contribuição entálpica
e entrópica
para a variação da energia livre de Gibbs
, as seguintes observações experimentais:
a evaporação da água a uma temperatura suficientemente alta.
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 (
) é influenciada pelas contribuições entálpica (
) e entrópica (
) 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 (
). 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 (
), indicando que o processo é endotérmico.
Passo 3
Agora, vamos para a entropia (
). 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,
é positivo.
Passo 4
Com esses conceitos em mente, vamos analisar a equação da energia livre de Gibbs:
Aqui,
determina se o processo é espontâneo:
- Se
, o processo é espontâneo. - Se
, o processo não é espontâneo. - Se
, o sistema está em equilíbrio.
Passo 5
No caso da evaporação da água a uma temperatura suficientemente alta, a temperatura (
) é grande o bastante para que o termo
compense o
. Como
é positivo, multiplicando por uma temperatura alta,
também será positivo e grande. Assim, temos:
Como
>
,
fica negativo, tornando o processo espontâneo.
Resposta
Então, quando a água evapora a uma temperatura suficientemente alta, a energia livre de Gibbs (
) se torna negativa porque a contribuição entrópica (
) multiplicada pela temperatura é maior que a contribuição entálpica (
). Isso faz com que a evaporação seja um processo espontâneo nessas condições.