{"id":93889,"date":"2023-07-01T11:00:00","date_gmt":"2023-07-01T14:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/?p=93889"},"modified":"2023-08-08T19:54:58","modified_gmt":"2023-08-08T22:54:58","slug":"termoquimica-e-trocas-de-calor","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/quimica\/termoquimica-e-trocas-de-calor\/","title":{"rendered":"Termoqu\u00edmica e trocas de calor: entalpia e entropia"},"content":{"rendered":"<p>A palavra termoqu&iacute;mica &eacute; a uni&atilde;o entre o prefixo &ldquo;termo-&rdquo; que indica calor e a palavra qu&iacute;mica. Nesse sentido, os estudos termoqu&iacute;micos visam entender as trocas de calor que acontecem durante uma rea&ccedil;&atilde;o qu&iacute;mica.&nbsp;<p>Neste artigo, voc&ecirc; ser&aacute; apresentado a esse tema com os principais conceitos: entalpia, entropia, al&eacute;m de algumas informa&ccedil;&otilde;es sobre a energia livre de Gibbs. Conhec&ecirc;-los &eacute; importante porque muitos vestibulares cobram um conhecimento geral e\/ou espec&iacute;fico sobre o tema, tanto para interpreta&ccedil;&atilde;o de enunciados como para a resolu&ccedil;&atilde;o de quest&otilde;es propriamente dita.&nbsp;<\/p><p>Para te ajudar com isso, a Coruja separou exerc&iacute;cios de provas nacionais que se relacionam &agrave; termoqu&iacute;mica, trocas de calor, com suas f&oacute;rmulas e concep&ccedil;&otilde;es. As quest&otilde;es possuem gabarito e resolu&ccedil;&atilde;o e voc&ecirc; confere ao final do conte&uacute;do.<\/p><div id=\"ez-toc-container\" class=\"ez-toc-v2_0_76 counter-hierarchy ez-toc-counter ez-toc-transparent ez-toc-container-direction\">\n<div class=\"ez-toc-title-container\"><p class=\"ez-toc-title\" style=\"cursor:inherit\">Navegue pelo conte\u00fado<\/p>\n<\/div><nav><ul class='ez-toc-list ez-toc-list-level-1 ' ><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-1\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/quimica\/termoquimica-e-trocas-de-calor\/#Entalpia-H\" >Entalpia (H)<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-2\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/quimica\/termoquimica-e-trocas-de-calor\/#Entropia-S\" >Entropia (S)<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-3\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/quimica\/termoquimica-e-trocas-de-calor\/#Energia-livre-de-Gibbs-G\" >Energia livre de Gibbs (G)<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-4\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/quimica\/termoquimica-e-trocas-de-calor\/#Questoes-sobre-termoquimica-e-trocas-de-calor\" >Quest&otilde;es sobre termoqu&iacute;mica e trocas de calor<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-5\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/quimica\/termoquimica-e-trocas-de-calor\/#Estude-para-o-vestibular-com-o-Estrategia\" >Estude para o vestibular com o Estrat&eacute;gia!<\/a><\/li><\/ul><\/nav><\/div>\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-entalpia-h\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Entalpia-H\"><\/span>Entalpia (H)<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>A entalpia (H) &eacute; o conceito <a href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/quimica\/termoquimica\/\" target=\"_blank\">termoqu&iacute;mico <\/a>que estuda a troca do calor em um sistema durante uma rea&ccedil;&atilde;o qu&iacute;mica em que a press&atilde;o manteve-se constante em todo o tempo. Trata-se de um conceito qu&iacute;mico e f&iacute;sico, que pode ser utilizado em ambas as &aacute;reas do conhecimento para explicar fen&ocirc;menos diferentes.<\/p><p>&Eacute; importante mencionar que entalpia n&atilde;o &eacute; sin&ocirc;nimo de energia ou de calor. Na verdade, trata-se de um conceito f&iacute;sico-qu&iacute;mico utilizado para entender o <strong>comportamento<\/strong> do calor em processos qu&iacute;micos isob&aacute;ricos.&nbsp;<\/p><p>Na qu&iacute;mica, a principal fun&ccedil;&atilde;o da entalpia &eacute; entender o balan&ccedil;o energ&eacute;tico de uma rea&ccedil;&atilde;o qu&iacute;mica. Isso significa que a <a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=SPfbFdWEhTU&amp;pp=ygUkdGVybW9xdWltaWNhIGVzdHJhdGVnaWEgdmVzdGlidWxhcmVz\" target=\"_blank\">termoqu&iacute;mica <\/a>faz uma rela&ccedil;&atilde;o entre a energia utilizada para ocorrer o processo e a energia liberada por ele. A ideia &eacute; entender se ele gasta mais energia do que produz, ou se libera mais energia do que gasta.&nbsp;<\/p><p>Diante disso, foi desenvolvida uma f&oacute;rmula matem&aacute;tica para calcular a varia&ccedil;&atilde;o de entalpia em um sistema qualquer:<\/p><p>&Delta;H = H<sub>final<\/sub> &ndash; H<sub>inicial<\/sub><\/p><p>A f&oacute;rmula pode ser transcrita para os materiais iniciais da rea&ccedil;&atilde;o (reagentes) e o conte&uacute;do final (produtos):<\/p><p>&Delta;H = H<sub>produtos <\/sub>&ndash; H<sub>reagentes<\/sub><\/p><p>Quando a subtra&ccedil;&atilde;o H<sub>produtos <\/sub>&ndash; H<sub>reagentes <\/sub>&eacute; maior do que zero (<strong>&Delta;H&gt;0<\/strong>), significa que a energia presente nos produtos &eacute; maior que a utilizada nos reagentes. Ent&atilde;o a rea&ccedil;&atilde;o qu&iacute;mica <strong>absorve <\/strong>calor do meio. &Eacute; poss&iacute;vel interpretar isso como: &ldquo;os produtos s&atilde;o mais caros do que a quantidade de energia entregue pelos reagentes, ent&atilde;o &eacute; preciso absorver esse calor do meio&rdquo;. Essas s&atilde;o chamadas <strong>rea&ccedil;&otilde;es endot&eacute;rmicas<\/strong>.&nbsp;<\/p><p>Por outro lado, se <strong>&Delta;H&lt;0 <\/strong>indica que a quantidade de energia dos reagentes &eacute; maior que a energia dos produtos. Utilizando a mesma analogia: &ldquo;tem mais calor nos reagentes do que &eacute; necess&aacute;rio para fazer os produtos, ent&atilde;o sobra energia&rdquo;. Nesse caso, h&aacute; <strong>libera&ccedil;&atilde;o <\/strong>de energia para o meio e o processo ser&aacute; chamado de <strong>rea&ccedil;&atilde;o exot&eacute;rmica<\/strong>.<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-entropia-s\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Entropia-S\"><\/span>Entropia (S)<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>A entropia (S) j&aacute; &eacute; um conceito mais voltado &agrave; f&iacute;sica e termodin&acirc;mica, mas que pode ser confundido com a entalpia. Por isso &eacute; importante descrev&ecirc;-los e diferenci&aacute;-los, o que evita poss&iacute;veis confus&otilde;es conceituais no futuro, principalmente na resolu&ccedil;&atilde;o das provas de vestibulares.<\/p><p>Entropia &eacute; uma grandeza f&iacute;sica que mensura a <strong>desordem de um sistema<\/strong>, seja ele qu&iacute;mico ou f&iacute;sico. Ela se relaciona com a espontaneidade dos eventos da natureza. Com isso, descreve que quando um fen&ocirc;meno ocorre espontaneamente, ele tende a ficar mais desorganizado do que organizado.<\/p><p>Dessa forma, quanto <strong>maior a entropia <\/strong>de um sistema, mais <strong>desorganizado <\/strong>&eacute;. Por outro lado, se a<strong> entropia &eacute; baixa<\/strong>, o<strong> grau de desordem &eacute; menor<\/strong>. Geralmente, essa desordem se associa com eventos espont&acirc;neos, aleat&oacute;rios, que podem assumir n&uacute;meros de estados diferentes (em termos de posi&ccedil;&atilde;o molecular, velocidade de part&iacute;culas, localiza&ccedil;&atilde;o no espa&ccedil;o, temperaturas poss&iacute;veis e assim por diante).<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-energia-livre-de-gibbs-g\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Energia-livre-de-Gibbs-G\"><\/span>Energia livre de Gibbs (G)<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>A qu&iacute;mica e f&iacute;sica uniram-se e formularam duas grandezas importantes para mensurar a troca de calor e energia, bem como para medir o grau de desordem de um sistema quando ocorre uma rea&ccedil;&atilde;o.&nbsp;<\/p><p>Ent&atilde;o, foi necess&aacute;rio criar uma grandeza que pudesse medir a<strong> possibilidade de uma rea&ccedil;&atilde;o acontecer espontaneamente<\/strong>, seja ela mais ou menos entr&oacute;pica, exot&eacute;rmica ou endot&eacute;rmica. Foi assim que o estudioso norte-americano Josiah Gibbs (1839-1903) criou a energia livre de Gibbs (G).<\/p><p>Ele notou que parte da energia liberada em uma rea&ccedil;&atilde;o exot&eacute;rmica &eacute; utilizada para reorganizar o sistema (alterar a entropia). Esse processo de rearranjo depende da temperatura do sistema e do n&iacute;vel de desorganiza&ccedil;&atilde;o pr&eacute;vio dos &aacute;tomos.&nbsp;<\/p><p>Dessa forma, foi conclu&iacute;do que a espontaneidade de uma rea&ccedil;&atilde;o qu&iacute;mica depende totalmente da entropia, temperatura e entalpia. Veja a f&oacute;rmula desenvolvida:<\/p><p>&Delta;G = &Delta;H &ndash; T. &Delta;S<\/p><p>As unidades de medida s&atilde;o vari&aacute;veis, mas &eacute; necess&aacute;rio que a mesma unidade seja utilizada para entalpia e entropia.<\/p><p>Segundo os estudos propostos por ele, quando o valor de <strong>&Delta;G&lt;0<\/strong> a rea&ccedil;&atilde;o pode ocorrer <strong>espontaneamente <\/strong>dentro daquele sistema, nas condi&ccedil;&otilde;es de temperatura propostas.<br>Entretanto, se <strong>&Delta;G&gt;0<\/strong>, ent&atilde;o o processo <strong>n&atilde;o ocorrer&aacute; espontaneamente<\/strong>.<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-questoes-sobre-termoquimica-e-trocas-de-calor\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Questoes-sobre-termoquimica-e-trocas-de-calor\"><\/span>Quest&otilde;es sobre termoqu&iacute;mica e trocas de calor<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>(UECE 2022)<\/p><p>O qu&iacute;mico alem&atilde;o Fritz Haber (1868&ndash;1934), respons&aacute;vel pela produ&ccedil;&atilde;o de explosivos e armas qu&iacute;micas, foi laureado com o pr&ecirc;mio Nobel de Qu&iacute;mica (1918) pela s&iacute;ntese do amon&iacute;aco. Considerando a produ&ccedil;&atilde;o de amon&iacute;aco dada pela rea&ccedil;&atilde;o 1\/2 N&#8322;(g) + 3\/2 H&#8322;(g) -&gt; NH&#8323;(g) que ocorre na temperatura de 27 &deg;C, cuja entalpia &Delta;H &eacute; &ndash;11,04 kcal\/mol, e tem varia&ccedil;&atilde;o de entropia &Delta;S de &ndash;23,52 cal\/mol.K, &eacute; correto afirmar que a sua energia livre &Delta;G &eacute;, aproximadamente,<\/p><p>a) &ndash; 18,09 kcal e a rea&ccedil;&atilde;o &eacute; espont&acirc;nea.<\/p><p>b) &ndash; 3,98 kcal e a rea&ccedil;&atilde;o &eacute; espont&acirc;nea.<\/p><p>c) + 18,09 kcal e a rea&ccedil;&atilde;o n&atilde;o &eacute; espont&acirc;nea.<\/p><p>d) + 3,98 kcal e a rea&ccedil;&atilde;o n&atilde;o &eacute; espont&acirc;nea.<\/p><p>A express&atilde;o do &#8710;G &eacute; dada por:&nbsp; &Delta;G=&Delta;H&minus;T&sdot;&Delta;S<\/p><p>Todos os valores foram dados na quest&atilde;o, logo, na temperatura de 27 &ordm;C (ou 300 K), tem-se um &#8710;G de:<\/p><figure class=\"wp-block-image\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lh3.googleusercontent.com\/aVv2dQvm2tBjkdxMnfBpYvvDbfqJB7sa1OLNqeWMDknzvyruD03jsCVSedsVeUW5mAQ1YawCc4pb0iES2e77ztqLMmKlE5VjsRhye33xXIqiESGJFQ1433zasFe6flpxigk9asqD_UO0kuW693cg_q0\" alt=\"\"><\/figure><p>Como o &#8710;G &eacute; negativo, tem-se uma rea&ccedil;&atilde;o espont&acirc;nea, cuja energia livre &eacute; de -3,98 kcal\/mol. Assim, a alternativa correta &eacute; a <strong>letra B<\/strong>.<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-estude-para-o-vestibular-com-o-estrategia\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Estude-para-o-vestibular-com-o-Estrategia\"><\/span>Estude para o vestibular com o Estrat&eacute;gia!<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>Conhe&ccedil;a o material do Estrat&eacute;gia Vestibulares, al&eacute;m de toda a base te&oacute;rica, a Coruja disponibiliza videoaulas com resolu&ccedil;&atilde;o de exerc&iacute;cios, f&oacute;runs de d&uacute;vidas, livros digitais interativos (LDI) em que voc&ecirc; pode fazer coment&aacute;rios e anota&ccedil;&otilde;es, que ficar&atilde;o salvos e te ajudar&atilde;o na revis&atilde;o do conte&uacute;do. Com essas ferramentas, voc&ecirc; fica cada vez mais pr&oacute;ximo da sua aprova&ccedil;&atilde;o! 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