Entropia
Teoria
Sim! é verdade… Já vimos isso em outras matérias! E sim! precisamos relembrar!
Não esquenta que vai ser…
Bom, vamos começar dizendo que tudo no universo tende a uma desordem natural, lembra disso?
É só pensar no exemplo do desodorante aerossol, as gotículas se espalham quando são liberadas, pois elas tendem a ocupar todo o espaço disponível no ambiente de maneira desordenada… E isso vale para todas as substâncias!
A Entropia vai medir exatamente isso, esse grau de desordem de um sistema! A forma mais comum da gente conseguir fazer esse cálculo é calculando a entropia de uma reação a partir da entropia dos produtos e dos reagentes, olha só:
Eita! Mas como vamos saber a entropia dos produtos e dos reagente?
Fica tranquilo, essas quantidades já são tabeladas para a maioria das substâncias que conhecemos, beleza?
Se a gente pensar em ordenação molecular podemos imaginar os estados físicos, certo?
Vendo o exemplo da água teremos o seguinte:
Estamos saindo de um estado mais ordenado, onde as moléculas estão arrumadinhas no cubo de gelo, para um menos ordenado onde elas estão em forma líquida e já ocupam um espaço maior e por último chegamos em um estado ainda menos ordenado, onde as moléculas de vapor ficaram dispersas preenchendo todo o ambiente.
Simplificando então, temos que a entropia será maior no estado gasoso e menor do estado sólido, belezinha?
Mas nós também temos uma outra forma de encontrar a Entropia! Levando em conta uma mudança infinitesimal de entropia, analisando termodinamicamente teremos:
Isso quer dizer que se temos um caminho reversível, a entropia será proporcional ao calor produzido e inversamente proporcional a temperatura!
Aí vamos ficar com o seguinte:
E sendo o calor reversível igual a menos trabalho reversível, , vamos ficar com:
Viu só? Encontramos outro jeito de calcular a entropia… E ainda podemos encontrar com outra cara… Olha só:
Show? Agora partiu fazer uns exercícios para fixar tudo isso, ok?
Exercícios Resolvidos
Exercício Resolvido #1
Universidade Federal do Pará - Físico-Química
Calcule a envolvida em uma expansão reversível isotermal de de um gás ideal de para em condições de .
Passo 1
Fala aí! Vamos arrasar nessa questão! Ela quer a entropia… baseado nos nossos dados podemos encontrá-la com a seguinte equação:
Considerando nossa constante dos gases sendo
Show! Conseguimos!
Resposta
Exercício Resolvido #2
Universidade de São Paulo - Segunda lei da termodinâmica
Supondo que a capacidade calorífica média do entre e seja igual a , calcule a variação de entropia que ocorre quando de são resfriados de a .
Passo 1
Vamos para mais uma questão! Ela pede que a gente calcule a entropia… podemos fazer isso usando a equação:
Mas antes precisamos do número de mols de alumínio… Lembrando que a massa molar:
Teremos o seguinte:
Beleza! Agora simmm… Partiu entropia!
Passo 2
Vamos para mais uma questão! Ela pede que a gente calcule a entropia… podemos fazer isso usando a equação:
Mandamos muito bem!
Resposta
Exercício Resolvido #3
Cederj - Entropia e a segunda lei da termodinâmica
Calcule a variação de entropia num processo simples. Suponha que um quilograma de gelo a seja derretido e convertido em água a também. Calcule a variação em entropia, supondo que o processo seja reversível. O calor de fusão da água é .
Passo 1
Nosso enunciado pede que a gente calcule a entropia… E nos dá os seguintes dados:
Podemos encontrar a entropia usando a equação:
E sendo nosso calor reversível igual ao calor latente, vamos ficar com
:
Teremos:
Aeee! Conseguimos!
Resposta
Exercício Resolvido #4
Universidade de São Paulo - Entropia e energia livre
Calcule a variação de entropia padrão para a seguinte reação,
Dado: , e
Passo 1
Nosso enunciado deu pra gente as entropias dos produtos e do reagente, e pediu a entropia da reação… Show!
Podemos encontrar tudo assim:
Prontinhoo! Show de bola!
Resposta
Letra d.
Exercício Resolvido #5
Universidade de São Paulo - Entropia e energia livre
A entropia padrão de formação de é . Calcule a entropia molar padrão de . Dado e .
Passo 1
O enunciado nos forneceu as entropias do produto e dos reagentes, e pediu a entropia da reação… Mas não deu pra gente a equação, né?
Vamos começar montando essa reação:
Percebeu que ela está desbalanceada? Tá faltando mais uma molécula de … Bora balancear então!
Agora sim vamos achar a entropia!
Passo 2
Podemos encontrar a entropia assim, olha só:
Uhul! Acabamos!
Resposta
Letra c.