3b Resolucao - Lista Segunda Lei

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Química das Transformações 
Resolução - Lista de Exercícios 3b - Segunda e Terceira Leis da 
Termodinâmica 
 
01- Não a mudança não será a mesma, como podemos notar em: 
 
Este resultado mostra que a variação de entropia é diferente para diferentes 
temperaturas, ou seja, para estados mais desorganizados(elevadas temperaturas, 
elevadas energias cinéticas, mais desorganizados) fornecer uma mesma 
quantidade de calor prova uma menor desorganização do que para um estado 
menos desorganizado(menor temperatura). 
 
Provamos assim que para uma mesma mudança de entropia a 373 K precisamos 
de 37% a mais de calor do que a 273K. 
 
02- Durante as transformações adiabáticas não há troca de calor, portanto esperamos 
que a entropia do sistema não mude, porém já que o sistema não troca calor com 
a vizinhança a temperatura do próprio gás aumenta, em um diagrama SxT, 
esperamos que a temperatura varie e a entropia fique fixa, uma reta paralela ao 
eixo x.Nas transformações isotérmicas a temperatura fica fixa no entanto como 
dito no enunciado o sistema absorve ou libera calor, mudando então sua 
entropia, esperamos então no diagrama SxT uma linha paralela ao eixo y. Na 
expansão isotérmica esperamos aumento da entropia (absorve calor) e na 
compressão uma diminuição (libera calor), como no gráfico abaixo: 
 
 
03- Do diagrama SxT esperamos que as etapas espontâneas do ciclo de Carnot sejam 
aquelas em que a entropia diminua. A variação no ciclo como um todo é zero, 
pois da última frase to texto extraímos que “retorna ao mesmo estado”, como a 
entropia é uma função de estado dependendo do estado final e inicial e o estado 
inicial e final do ciclo é o mesmo esperamos que a variação de entropia fosse 
zero. 
 
04- Para expansões isotérmicas, temos : 
 
Considerando que a entropia é dada em Joule por Kelvin temos: 
 
05- Primeiramente, precisamos considerar que o sistema está em pressão constante, 
assim a troca de calor será igual a entalpia. Em seguida, precisamos entender 
que a entalpia pode ser considerada o calor liberado ou absorvido pelo sistema, 
ou então o calor liberado e absorvido (respectivamente), pela vizinhança. Se o 
sistema perder 100J a vizinhança receberá esses 100J e então este novo influxo 
de energia mudará a entropia. Podemos considerar então que em um sistema: 
sistema+vizinhança, a mudança de entropia na vizinhança é provocada pelo 
calor do sistema, a pressão constante, entalpia (o sinal negativo é apenas para a 
mudança de referencial , sendo o nosso referencia o sistema , se a vizinhança 
receber um influxo de calor devemos inverter o sinal deste para ficar coerente). 
 
06- Utilizando: 
 ; 
HCl(aq) +NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) 
 
ΔHr = [(ΔHºf Na+(aq) )+ (ΔHºf Cl-(aq) )+ (ΔHºf H2O(l))]- [(ΔHºf NaOH(aq)) + (ΔHºf 
HCl(aq))] 
ΔHr =[-240,12 – 167,16 -285,83] – [-470,11 -167,16] = -55,9kJ 
 
 
= [(Sºm Na+(aq) )+ (Sºm Cl-(aq) )+ (Sºm H2O(l))]- [(Sºm NaOH(aq)) + (Sºm HCl(aq))] 
=[+59+56,5+69,91] – [48,1 +56,5 ] = +80,81 . 
 
07- Este fato pode ser explicado que a entropia não é a única grandeza necessária 
para se estabelecer se uma reação é espontânea ou não, para que seja 
determinada com precisão a energia livre de Gibbs precisa ser o parâmetro a ser 
avaliado, onde ΔG=ΔH – TΔS (onde em um processo espontâneo ΔG< 0), 
vemos então que para uma mesma reação, precisamos avaliar a variação de 
entalpia e de entropia assim como a temperatura em que o processo ocorre. 
Sendo assim a passagem da água para o estado sólido pode se tornar espontâneo 
dependendo da temperatura em que ocorre. 
 
08- a) Calculando a entropia da reação: 
 = 
= [(Sºm NH4Cl(s) )] - [(Sºm NH3(g)) + (Sºm HCl(g))] = 
= [94,6] – [(192,45)+(186,91)]= - 284,76 
A reação não é espontânea do ponto de vista entrópico, já que a variação de 
entropia é negativa, já esperávamos este resultado já que os reagentes são 
gasosos (altamente desorganizados) e o produto sólido (altamente organizado). 
b) 
ΔHr = [(ΔHºf NH4Cl(s))]- [(ΔHºf NH3(g)) + (ΔHºf HCl(g))]= 
= [-314,43] –[(-46,11) +(-92,31)] = -175,98 kJ 
A reação é espontânea do ponto de vista da entalpia. Se a reação libera calor é 
porque vai de um estado mais energético para um estado menos energético, 
liberando calor. 
c) Utilizando ΔG=ΔH – TΔS, temos 
ΔG= -175980 + 284,76 T 
Em temperatura ambiente, temos T = 298 K , ou seja: 
ΔG= -175980 + 284,76 (298) = -91121,52 J , ou seja , a reação a temperatura 
ambiente é espontânea, como predisse o professor 
d) Para processos espontâneos, ΔG<0 e para processos não espontâneos, ΔG>0 , 
portanto procuramos o ponto em que ΔG=0 , ou seja , o equilíbrio 
termodinâmico. 
ΔG= -175980 + 284,76 T ---- 0= -175980 + 284,76 T ---- T=617,9914 K 
Ou seja a aproximadamente 618 K a reação não está em equilíbrio. As 
temperaturas maiores a reação não é espontânea e a temperaturas menores a 
reação é espontânea. 
09- A reação da questão anterior claramente não viola a segunda lei da 
termodinâmica , pois, se calcularmos a variação da entropia da vizinhança, 
temos: 
 
Assim sendo a variação de entropia do universo seria : 
ΔSuni=ΔSviz + ΔS = - 284,76 =305,77 
Vemos que para o universo como um todo a entropia aumenta, então a entropia 
do sistema pode diminuir desde que a entropia da vizinhança aumente o 
suficiente para compensar esta diminuição, já que a entropia da vizinhança é 
definida pelo ΔH , entendemos agora porque na equação de energia livre de 
Gibbs entra o fator entalpia. 
 
10- 
= (5,740)-(2,377) 
= 3,363 JK-1 
ΔG=ΔH – TΔS ---- ΔG= -1895+ (298)(3,63)= -892,826 J. 
Portanto a reação será espontânea em condições ambientes. 
Apesar de ser espontâneo o diamante se transformar em grafite em condições 
ambientes, não observamos isso no nosso tempo de vida, portanto concluímos 
que os estudos de termodinâmica dizem respeito apenas a espontaneidade e não 
a velocidade com que os processos ocorrem. 
 
11- Em mudanças de fase a temperatura permanece constante (uma vez que a 
energia fornecida é utilizada para aumentar a energia potencial e não cinética), 
sendo assim, a linha do gráfico não pode mudar da mesma linha x=T=cte , no 
entanto nas mudanças de fase as substâncias passam de estados menos 
desorganizados para estados muito mais desorganizados , como por exemplo de 
líquido para gasoso, portanto observamos os picos no gráfico, onde para mostrar 
a variação de desorganização nos estados a mudanças de temperatura constante 
se mostra necessário interrompera linha do gráfico. 
 
12- Podemos calcular a entropia numa transformação irreversível realizando uma 
integração da relação diferencial, pois se a integração é a soma de vários 
quadrados seria o mesmo que supor que um processo irreversível é o mesmo que 
a soma de vários infinitos processos reversíveis, onde submetemos o sistema a 
uma variação infinitesimal de calor. Ou seja , supomos que o sistema passa por 
infinitos processos onde a entropia é bem calculada e através da soma de todos, 
chegamos na variação de entropia do processo reversível.