As Transformações espontâneas têm direção preferencial
Por: Stephanie Fonseca • 6/6/2018 • Trabalho acadêmico • 4.082 Palavras (17 Páginas) • 227 Visualizações
2º Princípio da Termodinâmica:
“ As transformações espontâneas têm direção preferencial”.
Ex. O calor flui, espontaneamente de um fonte quente para outra fonte fria e o contrário, não ocorre espontaneamente.
“ As transformações espontâneas são irreversíveis”.
Ex. A queda de uma bola a uma altura h, até o chão é espontânea ( transformação de energia cinética em calor), o processo inverso, bola retornar espontaneamente à altura h inicial é impossível, pois é altamente improvável que a energia na forma de calor se organize para realizar a transformação inversa.
“ O sentido preferencial das transformações espontâneas é aquele que conduz a um maior estado de desordem ou do sistema e/ou - das vizinhanças”.
Entropia (S)
Medida termodinâmica que representa o grau de desordem de um sistema. A variação de entropia (ΔS), para uma transformação reversível, a temperatura constante é definida matematicamente pela relação entre o calor trocado pelo sistema e o meio exterior (qsistema) e a temperatura absoluta (K) do sistema.
unidade : JK-1mol-1.[pic 1]
[pic 2]
Obs1- O calor proporciona aumento do movimento desordenado das partículas, portanto contribui para o aumento da entropia.
Obs2- Quanto menor a temperatura que ocorrer a transferência de calor, maior a variação de entropia, pois sistemas em elevada temperatura já apresenta a entropia elevada.
Obs3- O trabalho que propicia o movimento ordenado dos átomos da vizinhança, não altera ao grau de desordem e não contribui para alterar a entropia.
Obs4- A variação de entropia da vizinhança é: ΔS viz, rev = q viz, rev / T
Obs5- Numa transformação isobárica q = ΔH ⇒ ΔS = ΔH /T
Obs6- A variação de entropia durante uma transformação adiabática reversível é nula, pois nestas condições, q=0, daí se chamar as transformações adiabáticas e reversíveis de isentrópicas
“Uma transformação terá aumento de entropia (ΔS •0) se conduzir a um estado de maior desordem.”
Exemplos:
1- H2O (s) → H2O (l) ΔS = 5,1cal/Kmol | (ΔS •0 pois conduziu a um estado de maior desordem – fusão – líquido é mais desorganizado que sólido) |
2- H2O (l) → H2O (g) S = 26,0cal/Kmol | (ΔS •0 pois conduziu a um estado de maior desordem– vaporização – gás é mais desorganizado que líquido) |
3- H2O (g) → H2 (g) + 1/2O2 (g) S = 21,2cal/Kmol | (ΔS •0 pois conduziu a um estado de maior desordem– decomposição gasosa – expansão de volume ) |
6C (s) + 3H2 (g) → C6H6 (l) S = - 60,7cal/Kmol | (ΔS •0 pois conduziu a um estado de menor desordem- diminuição do nº de moléculas. |
Cálculo da variação de entropia:
1) Expansão isotérmica reversível de um gás perfeito entre os estados 1e 2:
ΔS = qrev / T , onde : se ΔT= 0 ⇒ ΔU= 0 ⇒ qrev = - Wisotérmico ∴W = - nRTln (V2/ V1) ⇒ ΔS (isot.) = nRln (V2/ V1)
Ex. Calcule a variação de entropia molar quando 1 mol de gás hidrogênio gasoso se expande isotermicamente até alcançar 2 vezes seu volume inicial.
R.: 5,8 J. K-1. mol-1.
2) Variação de entropia a pressão constante com variação de temperatura
dS = dqrev/T ∴ dqrev (P) = CPdT , logo dS = CPdT/T
ΔS(isob.)= nCp ln (T2/ T1)
3) Variação de entropia a volume constante com variação de temperatura:
dS = dqrev/T ∴ dqrev (V) = CvdT , logo dS = CvdT/T
ΔS(isoc.)= nCv ln T2/ T1
Ex. Calcule a variação de entropia molar quando 1 mol de gás hidrogênio gasoso é aquecido de 20°C a 30°C a volume constante (Cv= 22,44 J. K-1. mol-1).
Espontaneidade das Transformações;
“Existe uma tendência espontânea para que todas as transformações se realizem no sentido de um aumento da aentropia e, neste caso, tais transformações são irreversíveis”.
“ A entropia do Universo tende a aumentar, isto é, o Universo tende a um estado cada vez mais desorganizado (caótico)”.
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