Questão 48 — Termodinâmica — Energia de Gibbs e Entropia de Mistura (Química) — Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) · Marinha do Brasil 2024

Química Termodinâmica — Energia de Gibbs e Entropia de Mistura

Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2024

Marinha do Brasil · Oficial dos Quadros Complementares (CP-QC-CA-FN/2024) — Química · Caderno Amarela

Gabarito disponível

Assinale a opção que apresenta, respectivamente, a variação da energia de Gibbs e a variação da entropia quando 2 mols de O₂ e 8 mols de N₂ se misturam idealmente a 298K para formar ar sintético.

Dados: constante universal dos gases R = 8,314 J/(mol.K); ln(2) = 0,69; e ln(5) = 1,61.

Selecione uma alternativa A) +12,5 kJ e +42 J/K B) -1,25 kJ e +4,2 J/K C) -1,05 kJ e +42 J/K D) 0 kJ e 0 J/K E) -12,5 kJ e +42 J/K

Resolução comentada

Mistura ideal: ΔG = nRT·Σx ln x ≈ -12,5 kJ e ΔS ≈ +42 J/K.

As frações molares são x(O₂)=0,2 e x(N₂)=0,8, com n=10 mol. ΔG = nRT(0,2·ln0,2 + 0,8·ln0,8) = 24.775 J × (0,2·(-1,61) + 0,8·(-0,23)) ≈ 24.775 × (-0,506) ≈ -12,5 kJ. Como a mistura ideal tem ΔH=0, ΔS = -ΔG/T = 12.500/298 ≈ +42 J/K.

Análise das alternativas

A) O sinal de ΔG está errado: a mistura espontânea tem ΔG negativo. B) e C) Têm ordens de grandeza ou valores incompatíveis com o cálculo. D) Zero só ocorreria sem mistura. A mistura ideal gera aumento de entropia.

Referência: Termodinâmica da mistura de gases ideais: ΔG_mist = nRTΣx_i ln x_i.

Resolução comentada do VaiConcursos.