O processo de mistura de 100 mL de benzeno e 100 mL de tolueno terá uma entropia positiva ou negativa? Porquê?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem 100 mL de benzeno e 100 mL de tolueno que vão se misturar. A pergunta é: a entropia desse sistema vai aumentar ou diminuir? Para responder, precisamos entender o que é entropia e como ela se comporta quando misturamos substâncias. Vamos usar conceitos de termodinâmica, especialmente relacionados à entropia e ao processo de mistura.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre entropia. Entropia é uma medida da desordem ou aleatoriedade de um sistema. Quanto mais desorganizado um sistema, maior sua entropia. Por exemplo, um quarto bagunçado tem mais entropia do que um quarto arrumado.

Passo 3

Quando você mistura duas substâncias, como benzeno e tolueno, está aumentando a desordem do sistema. Antes da mistura, as moléculas de cada substância estão organizadas separadamente. Depois de misturadas, as moléculas ficam distribuídas de forma mais aleatória.

Passo 4

Além disso, tanto o benzeno quanto o tolueno são líquidos e são miscíveis, ou seja, eles se misturam completamente um com o outro. Isso facilita a distribuição aleatória das moléculas, aumentando ainda mais a desordem.

Passo 5

Na termodinâmica, a variação de entropia ( De) durante a mistura pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
  • é o número de moles
  • é a constante dos gases
  • e são as frações molares das substâncias
Como as frações molares são positivas e os logaritmos de números entre 0 e 1 são negativos, o resultado de será positivo, indicando um aumento na entropia.

Resposta

A entropia do sistema aumenta quando misturamos 100 mL de benzeno com 100 mL de tolueno, porque a mistura aumenta a desordem das moléculas, tornando o sistema mais aleatório.

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