Foi visto em sala de aula as condições de equilíbrio considerando a entropia do universo. Porque as condições de equilíbrio das energias de Helmholtz e Gibbs não consideram a vizinhança?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão fala sobre as condições de equilíbrio considerando a entropia do universo e pergunta por que as condições de equilíbrio usando as energias de Helmholtz e Gibbs não levam em conta a vizinhança. A matéria aqui é Termodinâmica, especificamente sobre potenciais termodinâmicos. Para resolver, vamos precisar entender o que são as energias de Helmholtz e Gibbs e como elas se relacionam com o equilíbrio termodinâmico.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar o que é a energia de Helmholtz (A) e a energia de Gibbs (G). A energia de Helmholtz é definida como:
A = U - TS
Onde $ U $ é a energia interna, $ T $ a temperatura e $ S $ a entropia. Já a energia de Gibbs é:
U
Onde $ H $ é a entalpia, que é $ H = U + PV $ ($ P $ é a pressão e $ V $ o volume).

Passo 3

As condições de equilíbrio usando a energia de Helmholtz são aplicáveis quando a temperatura (T) e o volume (V) são constantes. Já as condições usando a energia de Gibbs são válidas quando a temperatura (T) e a pressão § são constantes. Isso significa que, nesses casos, a vizinhança (ambiente externo) é mantida fixa em termos de V ou P, respectivamente.

Passo 4

Agora, sobre a entropia do universo, no equilíbrio termodinâmico, a entropia total do universo é maximizada. Mas, ao usar as energias de Helmholtz ou Gibbs, estamos trabalhando com sistemas onde certas variáveis ambientais estão fixas (V ou P), o que implica que a troca com a vizinhança já está considerada pelas condições constantes.

Passo 5

Portanto, quando usamos as energias de Helmholtz ou Gibbs para determinar as condições de equilíbrio, não precisamos considerar explicitamente a vizinhança porque essas condições já assumem que a vizinhança está ajustada para manter V ou P constantes. Isso simplifica a análise, focando apenas nas variáveis internas do sistema.

Resposta

As condições de equilíbrio das energias de Helmholtz e Gibbs não consideram a vizinhança explicitamente porque elas já assumem que, mantendo-se constantes o volume ou a pressão respectivamente, a interação com o ambiente está incorporada nessas condições, simplificando a análise do equilíbrio termodinâmico.

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