Tendo como base os princípios e leis da Termodinâmica, por que De negativo e De positivo indicam espontaneidade de uma transformação química ou física?

Passo 1

Então, a gente tem uma pergunta sobre Termodinâmica. Basicamente, estamos querendo entender por que, quando a variação da energia livre de Gibbs (ΔG) é negativa e a variação da entropia (ΔS) é positiva, isso indica que uma transformação química ou física vai acontecer de forma espontânea. Para resolver isso, vamos precisar saber sobre a energia livre de Gibbs, entropia e como elas se relacionam com a espontaneidade das reações.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre a energia livre de Gibbs, representada por ΔG. Ela é uma função que nos ajuda a prever se uma reação vai ocorrer espontaneamente à pressão e temperatura constantes. A fórmula para calcular ΔG é:
De
Aqui, ΔH é a variação de entalpia (energia total do sistema), T é a temperatura absoluta em Kelvin, e ΔS é a variação de entropia (medida da desordem do sistema).

Passo 3

Agora, vamos entender a entropia (ΔS). A entropia é uma medida de desordem ou aleatoriedade em um sistema. Quando ΔS é positivo, isso significa que a desordem do sistema está aumentando. Em outras palavras, o sistema está se tornando mais disperso ou aleatório.

Passo 4

Para que uma reação seja espontânea, ou seja, que aconteça sem precisar de energia externa, a variação da energia livre de Gibbs (ΔG) precisa ser negativa. Vamos ver como isso acontece na nossa fórmula:
Se ΔG = ΔH - TΔS < 0, então a reação é espontânea.

Passo 5

Quando ΔS é positivo, isso contribui para tornar ΔG menor, já que estamos subtraindo TΔS. Além disso, se ΔG for negativo, isso significa que a energia livre do sistema está diminuindo, o que é favorável para a espontaneidade da reação.

Passo 6

Combinando tudo, se ΔS é positivo (a desordem aumenta) e ΔG é negativo (a energia livre diminui), a reação acontece de forma espontânea porque o sistema está se movendo para um estado de maior desordem e menor energia livre, que são condições estáveis e favoráveis.

Resposta

Portanto, quando ΔG é negativo e ΔS é positivo, a transformação ocorre de forma espontânea porque a energia livre diminui e a entropia do sistema aumenta, tornando a reação termodinamicamente favorável.

Exercícios relacionados