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Exercícios sobre entropia

Estes exercícios sobre entropia promovem a análise de diferentes situações em que a desordem dos sistemas aumenta ou diminui.

Questão 1

A análise da entropia é um dos critérios utilizados para a avaliação da espontaneidade de uma reação química, sendo a entropia a medida da desordem de um sistema, segundo a segunda lei da termodinâmica. Considerando os sistemas apresentados a seguir, assinale aquele em que há aumento de entropia.

a) Liquefação do ar atmosférico.

b) Síntese da água.

c) Reação do hidrogênio gasoso com cloro gasoso para formar ácido clorídrico líquido.

d) Dissolução do cloreto de sódio em água.

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Questão 2

Dadas as opções sobre a variação da entropia de alguns sistemas, Indique, qual dentre as opções apresenta a afirmativa correta:

a) O sinal de ΔS para a condensação do vapor de água é negativo.

b) O sinal de ΔS para a separação dos componentes do ar é positivo.

c) O sinal de ΔS para o carvão queimando é negativo.

d) O sinal de ΔS para o congelamento da água é positivo.

e) O sinal de ΔH para a queima de uma vegetação é positivo.

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Questão 3

(UEL PR) Das alternativas abaixo, qual representa a mudança de estado físico que ocorre em consequência do aumento da entropia do sistema?

a) CO2(g) → CO2(s)

b) CO2(l) → CO2(g)

c) CH3OH(l) → CH3OH(s)

d) CH3OH(g) → CH3OH(l)

e) H2O(g) → H2O(l)

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Questão 4

(IME-RJ) Considere as supostas variações de entropia (ΔS) nos processos abaixo:

I. cristalização do sal comum (ΔS > 0)

II. sublimação da naftalina (naftaleno) (ΔS > 0)

III. mistura de água e álcool (ΔS < 0)

IV. ferro (s) → ferro (l) (ΔS > 0)

V. ar → ar comprimido (ΔS < 0)

As variações de entropia indicadas nos processos que estão corretas são:

a) I, III e IV.

b) III, IV e V.

c) II, III e V.

d) I, II e IV.

e) II, IV e V.

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Respostas

Resposta Questão 1

Letra d). A entropia é a medida da organização ou desordem das moléculas ou íons de um sistema, a qual pode ser analisada de acordo com a mudança de estado físico ou com a análise da dissociação de um soluto.

Estado físico: no estado sólido as moléculas são mais agregadas; no líquido menos agregadas e no estado gasoso sem agregação. Logo a entropia aumenta do sólido em direção ao gasoso.

Dissociação: Quando uma substância é adicionada em um solvente e dissocia, passamos a ter íons dispersos no meio, aumentando a entropia. O que podemos identificar na alternativa d.

As outras alternativas estão incorretas porque:

a) Liquefação é a passagem do estado gasoso para o líquido, o que ocorre com diminuição da desordem do sistema,

b) Na síntese da água, temos a reação entre os gases hidrogênio (H2) e oxigênio (O2), com uma diminuição no número de moléculas (determinado pela estequiometria da equação) do reagente para o produto, o que acarreta diminuição da entropia.

2H2(g) + 1O2(g) 2H2O(g)

c) Como duas substâncias gasosas dão origem a uma líquida, logo temos uma redução da desordem ou entropia.

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Resposta Questão 2

Letra a). O exercício envolve o uso das variações de entalpia e de entropia, sendo que:

A variação da entalpia é negativa quando a reação libera energia; e positiva quando absorve energia,

A variação da entropia é negativa quando há diminuição da desordem; e positiva quando há aumento da desordem,

Assim:

a) Correto, porque na condensação (gasoso para o líquido), ocorre a diminuição da desordem, logo, ΔS negativo.

b) Falso, porque na separação do ar ocorre a liquefação (gasoso para o líquido), na qual temos a diminuição da desordem, logo, ΔS negativo.

c) Falso, na queima, temos a formação de substâncias gasosas, o que acarreta aumento da desordem, logo ΔS positivo.

d) Falso, porque no congelamento (líquido para o sólido) ocorre diminuição da desordem, logo, ΔS negativo.

e) Falso, porque uma reação de queima sempre libera energia, logo ΔH negativo.

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Resposta Questão 3

Letra b). A entropia é a medida da desordem de um sistema, e quando tratamos de estados físicos, a desordem ou entropia sempre aumenta do estado sólido em direção ao estado gasoso, de acordo com a seguinte ordem crescente:

Sólido < Líquido < Gasoso

Assim, as outras alternativas estão incorretas porque:

a) Redução da desordem

c) Redução da desordem

d) Redução da desordem

e) Redução da desordem

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Resposta Questão 4

Letra e). A resposta é a alternativa e porque:

I- Falso, pois a cristalização envolve a aglomeração de íons, o que resulta em uma maior organização e consequentemente diminuição da desordem, logo ΔS < 0.

II- Correto, pois a transformação de um material do sólido para o gasoso (sublimação) sempre ocorre com aumento da desordem, logo ΔS > 0.

III- Falso, pois toda dissolução promove um aumento da entropia, logo ΔS > 0.

IV- Correto, pois a transformação de um material do sólido para o líquido sempre ocorre com aumento da desordem, logo ΔS > 0.

V- Correto, pois quando o ar é comprimido as moléculas tendem a se aproximar, diminuindo a desordem, logo ΔS < 0.

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