16: Termodinâmica
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Entre as muitas capacidades da química está sua capacidade de prever se um processo ocorrerá sob condições especificadas. A termodinâmica, o estudo das relações entre a energia e o trabalho associados aos processos químicos e físicos, fornece essa capacidade preditiva. Os capítulos anteriores deste texto descreveram várias aplicações da termoquímica, um aspecto importante da termodinâmica relacionada ao fluxo de calor que acompanha as reações químicas e as transições de fase. Este capítulo apresentará conceitos termodinâmicos adicionais, incluindo aqueles que permitem a previsão de quaisquer mudanças químicas ou físicas sob um determinado conjunto de condições.
- 16.2: Espontaneidade
- Os processos químicos e físicos têm uma tendência natural de ocorrer em uma direção sob certas condições. Um processo espontâneo ocorre sem a necessidade de uma entrada contínua de energia de alguma fonte externa, enquanto um processo não espontâneo exige isso. Sistemas que passam por um processo espontâneo podem ou não experimentar um ganho ou perda de energia, mas eles experimentarão uma mudança na forma como a matéria e/ou energia é distribuída dentro do sistema.
- 16.4: A segunda e a terceira leis da termodinâmica
- A segunda lei da termodinâmica afirma que os processos espontâneos aumentam a entropia do universo. Se um processo diminuísse a entropia do universo, então o processo não é espontâneo e, se nenhuma mudança ocorrer, o sistema está em equilíbrio. A terceira lei da termodinâmica estabelece o zero para entropia em 0 J/Kelvin para um sólido cristalino perfeito e puro a 0 K com apenas um microestado possível.
- 16.5: Energia livre
- A energia livre de Gibbs (G) é uma função de estado definida apenas em relação às quantidades do sistema e pode ser usada para prever a espontaneidade de um processo. Um valor negativo para ΔG indica que a reação prosseguirá na direção direta para alcançar o equilíbrio; um ΔG positivo indica que a reação prosseguirá na direção inversa para alcançar o equilíbrio; e um ΔG de zero indica que o sistema está em equilíbrio. Várias abordagens para o cálculo das mudanças de energia livre são possíveis.
- 16.9: Exercícios
- Estes são exercícios de lição de casa para acompanhar o mapa de texto criado para “Química” pela OpenStax.