Entropia

Definição conceitual de entropia

Essa desordem tem a ver com a espontaneidade do processo físico. Por exemplo, quando um gelo derrete, ou seja, passa pelo processo físico de fusão, do estado sólido para o líquido, esse é um processo espontâneo em que a desordem das moléculas de água aumentará.

No estado sólido elas estão mais próximas umas das outras e num sistema mais organizado e rígido. Já no estado líquido, elas ficam mais espaçadas e com maior liberdade de movimento. Com o aumento da desordem do sistema, dizemos então que se aumenta a entropia.

Se essa água no estado líquido for aquecida e passar para o estado de vapor, a desordem das moléculas aumentará ainda mais; desse modo, podemos generalizar que o aumento da entropia em mudanças de estado físico ocorre no seguinte sentido:

Sentido crescente da entropia ou da desordem do sistema.

A segunda Lei da Termodinâmica diz que toda mudança espontânea ou natural causa um aumento da entropia do sistema e de sua vizinhança. Outro exemplo que demonstra isso e que é um processo natural é a dissociação iônica do cloreto de sódio (NaCl – sal de cozinha), quando é dissolvido em água:

NaCl(s) → Na+(aq) + Cl (aq)

Nesse caso, como é um processo espontâneo, sabemos que a entropia irá aumentar. O aumento da desordem desse sistema é fácil de ser percebida, pois os íons em solução estão mais desorganizados do que no sólido.

Um exemplo no qual a entropia diminui, ocorre na formação da amônia a partir do nitrogênio e do hidrogênio; pois o número de moléculas na fase gasosa diminui, assim a desordem também é menor. Na figura a seguir isso é mostrado, relacionando-se também com a energia livre (ΔG) e com a constante de equilíbrio (Keq). Observe como a quantidade de moléculas do sistema diminui, tornando-o mais organizado:

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Demonstração da diminuição da entropia na formação da amônia.

Se quisermos calcular a variação de entropia (ΔS) que ocorrerá em cada processo, podemos fazer isso por meio da fórmula matemática abaixo:

Fórmula matemática de cálculo da variação da entropia.

Onde: qrev = energia de forma reversível como calor e
             T = temperatura.

Quanto maior for a energia transferida na forma de calor, maior será a desordem do sistema, principalmente para situações em que as temperaturas forem baixas. E se a temperatura do sistema for diferente da temperatura da vizinhança, a entropia também aumentará. 

Pode-se também relacionar a variação da energia (ΔE) com a variação da entropia (ΔS), conforme a equação:

Fórmula matemática de relação entre a variação da energia e a variação da entropia.

Essa relação é possível porque a energia na forma de calor transferido nunca é totalmente transformada em trabalho; assim, a parte da energia que é dissipada se transforma em entropia.

O conceito de entropia é de extrema importância quando estudamos a desordem crescente que tem havido no planeta, em razão do aumento da exploração de seus recursos, desmatamento, poluição, entre outras fontes de degradação. Quando maior for essa degradação, maior será a entropia do planeta, que poderá chegar a um estágio tão elevado que a vida na Terra não será mais possível.

Quanto maior for a degradação dos recursos ambientais da Terra, maior será a entropia do planeta
Quanto maior for a degradação dos recursos ambientais da Terra, maior será a entropia do planeta
Publicado por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça
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Lista de Exercícios

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.

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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