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Termodinâmica — 2ª e 3ª Leis ​


2ª Lei da Termodinâmica ​

Processos espontâneos ocorrem em direção ao aumento da entropia do universo:

  • : processo reversível (equilíbrio)
  • : processo irreversível (espontâneo)
  • : impossível

Entropia (S) ​

Definição Termodinâmica (Clausius) ​

Para um processo reversível:

Para processo isotérmico reversível:

Definição Estatística (Boltzmann) ​

onde = número de microestados compatíveis com o macroestado.

  • Maior desordem → maior → maior S
  • Explica por que gases têm S maior que líquidos, que têm S maior que sólidos

Variação de Entropia em Processos Relevantes ​

Mudança de fase:

Regra de Trouton: J mol⁻¹ K⁻¹ para líquidos "normais"

Expansão de gás ideal:

Aquecimento a pressão constante:

Aquecimento a volume constante:


Entropia Padrão e 3ª Lei ​

3ª Lei da Termodinâmica ​

A entropia de um cristal perfeito de qualquer substância pura é zero no zero absoluto (0 K).

Isso permite calcular entropias absolutas (diferente de ΔH, que só existe em variações relativas).

Variação de Entropia de Reação ​

Tendências qualitativas de ΔS:

  • Reação que aumenta → ΔS > 0
  • Dissolução de sólido em líquido → ΔS > 0 (geralmente)
  • Reação que complexa moléculas → ΔS < 0

Energia Livre de Gibbs (G) ​

Definida para unificar entalpia e entropia num único critério de espontaneidade a T e p constantes:

Processo
Espontâneo
Equilíbrio
Não espontâneo

Relação com o Equilíbrio ​

No equilíbrio:

Equação de Gibbs-Helmholtz ​


Análise de Espontaneidade por Temperatura ​

ΔHΔSEspontâneo quando
−+Sempre
+−Nunca
−− (baixa T)
++ (alta T)

Temperatura de cruzamento (onde ):

IMPORTANT

Para reações do tipo ΔH < 0 e ΔS < 0 (muito comuns — exotérmicas com redução de desordem), a reação é espontânea apenas abaixo de . Calcular é passo essencial nessas questões.

TIP

Lembre: liga termodinâmica ao equilíbrio. Se → → equilíbrio favorece produtos. Essas relações aparecem muito combinadas com cinética nas provas do ITA.