As expressoes a seguir foram usadas para estabelecer os critérios para uma transformaçăo espontânea:
. Discuta a origem, o significado e a aplicabilidade de cada critério.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente discutir dois critérios usados para entender se uma transformação é espontânea: quando a variação da entropia do sistema, ΔSₛᵢₛₜₑₘₐ, é maior que zero, e quando a variação da energia livre de Gibbs, ΔG, é menor que zero. Vamos precisar entender o que são entropia e energia livre de Gibbs, de onde vêm esses critérios e como a gente pode usá-los na prática.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre entropia. Entropia é uma medida da desordem ou da aleatoriedade de um sistema. Quando dizemos que ΔSₛᵢₛₜₑₘₐ > 0, estamos dizendo que a desordem do sistema está aumentando. Isso é um indicativo de que a transformação pode ser espontânea, porque sistemas tendem a evoluir para estados de maior desordem.
Passo 3
Agora, sobre a energia livre de Gibbs. A energia livre de Gibbs, representada por G, é uma função termodinâmica que combina a entalpia (energia total) e a entropia de um sistema. A variação dessa energia, ΔG, nos diz se uma reação ou processo pode ocorrer espontaneamente a uma temperatura e pressão constantes. Se ΔG < 0, significa que o processo libera energia livre, tornando-o espontâneo.
Passo 4
A origem desses critérios vem das leis da termodinâmica. A primeira lei fala sobre conservação de energia, e a segunda lei introduz a ideia de entropia, dizendo que a entropia total do universo sempre aumenta em processos espontâneos. A energia livre de Gibbs foi desenvolvida para facilitar a análise de processos químicos e físicos sob condições específicas (temperatura e pressão constantes).
Passo 5
O significado de ΔSₛᵢₛₜₑₘₐ > 0 é que o sistema está se tornando mais desordenado. Já ΔG < 0 significa que o processo está liberando energia livre, tornando-o favorável e espontâneo sob as condições dadas.
Passo 6
Quanto à aplicabilidade, esses critérios são super úteis na química e na engenharia. Por exemplo, quando queremos prever se uma reação química vai acontecer sem precisar adicionar energia extra, olhamos para ΔG. Se for negativo, pode rolar sem problemas. Já o critério de entropia é utilizado para entender mudanças na desordem do sistema, o que também influencia na espontaneidade das reações, especialmente em processos físicos como mistura de gases ou dissolução de substâncias.
Resposta
Em resumo, ambos os critérios, ΔSₛᵢₛₜₑₘₐ > 0 e ΔG < 0, são fundamentais para determinar se uma transformação é espontânea. A entropia crescente indica aumento da desordem, alinhando-se com a segunda lei da termodinâmica, enquanto a energia livre de Gibbs negativa confirma que o processo libera energia disponível, tornando-o favorável. Juntos, esses critérios ajudam cientistas e engenheiros a prever e controlar reações e processos em diversas aplicações.
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