2ª Lei da Termodinâmica

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2ª Lei da Termodinâmica
Prof. João Tenório
Por que as coisas acontecem? 
“A primeira lei da termidinâmica nos diz que, se uma reação ocorre, a energia total do universo (sistema e sua vizinhança) permanece inalterada. A primeira lei não trata, porém, da questão do que está por trás do ‘se’. Por que algumas reações têm tendência a ocorrer e outras não? Por que algumas reações tendem a ocorrer e outras não? Por que as coisas acontecem? Para responder essas questões extremamente importantes sobre o mundo que nos cerca, precisamos conhecer um pouco mais da termodinâmica e aprender mais sobre a energi, além do fato de que ela se conserva.”
2ª Lei da Termodinâmica
Ordem x Desordem
Tempo
Espontaneidade 
Energia
“A entropia do Universo aumenta espontaneamente”
Processos Espontâneos:
Aumento da desordem
Aumento do entropia
Não exige trabalho
Entropia – grau de desordem:
ΔS = Sf - Si
2ª Lei da Termodinâmica
“Um processo é espontâneo se ele tem a tendência de ocorrer sem estar sendo induzido por uma influência externa.”
T = constante (K)
Q = Energia na forma de calor (J)
Exercício
Colocou-se um balão grande com água em um aquecedor e 100 J de energia foram transferidos reversivelmente para a água em 25ºC. Qual é a variação de entropia da água?
Demonstração
ΔS = C. ln T2
 T1
Q = C.dT
Exercício 2
A temperatura de uma amostra de gás nitrogênio de volume 20 L em 5 Kpa aumenta de 20ºC para 400ºC em volume constante. Qual é a variação de entropia do nitrogênio? A capacidade calorífica morlar do nitrogênio, em volume constante, é 20,81 J/K.mol. Imagine que o comportamento é ideal. 
Exercício 3
Qual é a variação de entropia de um gás quando 1 mol de N2(g) se expande de 22L para 44L?
Demonstração
ΔS = n.R.ln V2
 V1
ΔS = n.R.ln P2
 P1
Expansão isotérmica de um gás ideal – considerar: 
Qrev = Wrev
Wrev = - n.R.T.ln V2/V1
Exercício 4
Em quais transformações há um aumento da entropia?
Continuem seus estudos em casa....
VÍDEO
Entropia padrão de reação
Dizer a direção de uma reação
Entropia da vizinhança também muda
Para a vizinhança....
Reação exotérmica – ΔSviz > 0
Reação endotérmica – ΔSviz < 0
Numa reação química:
Exercício 5
Calcule a entropia padrão da reação em 25ºC.
Dados:
SmºN2(g) = 191, 61 J/mol.K
SmºNH3(g) = 192,45 J/mol.K
SmºH2(g) = 130,68 J/mol.K
Valores globais de entropia
“Alguns processos parecem desafiar a segunda lei. Por exemplo, a água transforma-se espontaneamente em gelo a baixas temperaturas, e compressas frias para ferimentos de atletas ficam geladas, mesmo em dias quentes, quando o nitrato de amônio em seu interior se dissolve em água. A própria vida parece ir contra a segunda lei. Cada célula de um ser vivo é extraordinariamente organizada. Milhares de compostos diferentes, cada um com uma função específica a realizar, movem-se na coreografia intricada a que chamamos vida. Como as moléculas em nossos corpos puderam formar essas estruturas complexas, altamente organizadas, a partir de lodo, lama ou gás? Nossa existência, parece, à primeira vista, contradizer a segunda lei da termodinâmica”. (Atkins & Jones)
ΔStot = ΔSsis + ΔSviz 
O processo é espontâneo quando ΔStot > 0 
Relação com entalpia
ΔSsis = Qviz,ver / T
Todo calor que deixa o sistema, vai para vizinhança (Qviz = - Q)
À Pressão constante: Qviz = - ΔH
Logo...
ΔS = - ΔH
 T
À temperaturas baixas, a entropia (grau de desordem) será maior.
Exotérmico – entropia aumenta.
Exercício 6
Calcule a variação de entropia da vizinhança quando a água congela em – 10ºC. Use Δhfus (H2O) = 6 kJ/mol em – 10ºC.
Cálculo da variação de entropia total
Verifique se a combustão do magnésio é espontânea, em 25ºC, em condições padrão, sabendo que 2Mg(s) + O2(g) -> 2MgO(s) ΔSº = - 217J/K e ΔHº = - 1202kJ.
TERCEIRA LEI DA TERMODINÂMICA