PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 34 do ITA 2025

1ª fase · Química · Química: Entropia e energia livre de Gibbs

Texto-base das questões 25 a 36 · 1ª fase

Constantes
Constante de Avogadro (\text{N}_\text{A}) = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\ \text{C}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\cdot\text{s}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\cdot\text{V}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Carga elementar = 1{,}60 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Constante de Planck (h) = 6{,}63 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\cdot\text{s}^{-1}
Número de Euler (e) = 2{,}72

Definições
Pressão: 1\ \text{atm} = 760\ \text{Torr} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\cdot\text{m}^{-2} = 1{,}01325\ \text{bar}
Energia: 1\ \text{J} = 1\ \text{N}\cdot\text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\cdot\text{s}^{-2} = 6{,}24 \times 10^{18}\ \text{eV}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}
Condições ambiente: 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}
Condições padrão: 1\ \text{bar}; concentração das soluções = 1\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (\ell) = líquido. (g) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie X em \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}
\ln \text{X} = 2{,}3 \log \text{X}

Massas Molares

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}) Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\cdot\text{mol}^{-1})
H 1 1,01 Mn 25 54,94
C 6 12,01 Fe 26 55,85
N 7 14,01 As 33 74,92
O 8 16,00 Se 34 78,97
F 9 19,00 Br 35 79,90
Na 11 22,99 Sr 38 87,62
Mg 12 24,31 Nb 41 92,91
P 15 30,97 I 53 126,90
S 16 32,06 Ba 56 137,33
\text{C}\ell 17 35,45 Au 79 196,97
K 19 39,10 Hg 80 200,59

Assinale a opção que apresenta a afirmação ERRADA a respeito de processos termodinâmicos.

  1. A
    A variação de energia interna de um processo de expansão isotérmica de um gás ideal é igual a zero.
  2. B
    A variação de energia de Gibbs é menor do que zero em um processo de precipitação de uma substância a partir de uma solução supersaturada.
  3. C
    A variação de entalpia de um processo de compressão isobárica é igual ao calor trocado.
  4. D
    A variação de entropia de fusão de uma substância independe da temperatura à pressão constante.
  5. E
    A variação de entropia da vizinhança é igual a zero em um processo de expansão adiabática.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Precisamos achar a afirmação falsa. Vamos testar cada uma.

(A) Para um gás ideal, a energia interna depende só da temperatura. Em processo isotérmico, \Delta U = 0. Correta.

(B) A precipitação a partir de solução supersaturada é espontânea, e processo espontâneo a T e P constantes tem \Delta G < 0. Correta.

(C) A pressão constante, \Delta H = q_p, vale para qualquer processo isobárico, inclusive compressão (só o sinal muda). Correta.

(D) A entropia de fusão é \Delta S_{fus} = \dfrac{\Delta H_{fus}}{T_{fus}}. Ela só é definida na temperatura de fusão, e a pressão constante esse valor muda se a pressão (e portanto T_{fus}) mudar. Além disso, \Delta H e \Delta S de um processo dependem da temperatura pelas capacidades caloríficas: \Delta S(T_2)=\Delta S(T_1)+\int \frac{\Delta C_p}{T}dT, com \Delta C_p = C_{p,\ell}-C_{p,s}\neq 0. Logo, a afirmação de que independe da temperatura é falsa.

(E) Em processo adiabático reversível, q=0, então a vizinhança não recebe calor e \Delta S_{viz}=0. Para o processo adiabático, a vizinhança não troca calor, logo \Delta S_{viz}=q_{viz}/T=0. Correta.

Portanto, a errada é a (D).

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ACorreta: para gás ideal a energia interna depende só de T, então em processo isotérmico ΔU = 0.
  • BCorreta: precipitação a partir de solução supersaturada é espontânea, logo ΔG < 0.
  • CCorreta: a pressão constante, ΔH = q_p, valendo também para compressão.
  • ECorreta: sem troca de calor (adiabático), a vizinhança não varia sua entropia.

Assunto: Entropia e energia livre de Gibbs.

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Fonte: ITA 2025 · 1ª fase. Prova oficial ↗