Questão de Química · FGV PCERJ 2021 (nº 49)

A espontaneidade de um processo químico ou físico, ou seja, se ele ocorre naturalmente sem intervenção externa, é determinada por variações em grandezas termodinâmicas como a energia de Gibbs ($\Delta G$), energia de Helmholtz ($\Delta A$) ou entropia total ($\Delta S_{total}$), dependendo das condições de temperatura, pressão e volume.

• (A) Incorreta: A afirmação de que "se a entropia aumenta, o processo é espontâneo, independente da entalpia" é uma armadilha comum. Um aumento na entropia do sistema ($\Delta S_{sistema} > 0$) não garante espontaneidade para sistemas não isolados. A espontaneidade é garantida se a entropia total (sistema + vizinhanças) aumenta ($\Delta S_{total} > 0$). Para processos a temperatura e pressão constantes, a espontaneidade é determinada pela energia de Gibbs ($\Delta G = \Delta H - T\Delta S$), onde a entalpia ($\Delta H$) e a entropia do sistema ($\Delta S$) são ambos importantes. Portanto, a espontação não é independente da entalpia, exceto em casos muito específicos (sistemas isolados).
• (B) Incorreta: Um processo exotérmico ($\Delta H < 0$) libera calor. Isso pode ocorrer em diversas condições, como a volume constante (onde o calor liberado é igual à variação da energia interna, $\Delta U$) ou mesmo adiabaticamente (se houver trabalho). A afirmação de que "sempre ocorre a pressões constantes" é falsa.
• (C) Incorreta: Um processo endotérmico ($\Delta H > 0$) absorve calor. Assim como os exotérmicos, pode ocorrer em diversas condições. Muitos processos endotérmicos ocorrem a pressão constante (ex: dissolução de sais), e não a volume constante (isocórico). A afirmação de que "sempre será isocórico" é falsa.
• (D) Correta: Em um processo isentrópico ($\Delta S = 0$), a variação de entropia do sistema é nula. Se este processo ocorrer a temperatura e pressão constantes, a condição de espontaneidade é dada pela variação da energia de Gibbs: $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$. Como $\Delta S = 0$, a equação se simplifica para $\Delta G = \Delta H$. Assim, a espontaneidade (se $\Delta G < 0$) dependerá diretamente da entalpia (se $\Delta H < 0$).
• (E) Incorreta: Um processo isobárico (pressão constante) e isocórico (volume constante) implica que a variação de volume ($\Delta V$) é zero. O trabalho de expansão/compressão ($w$) é dado por $w = -P\Delta V$. Se $\Delta V = 0$, então o trabalho realizado é zero. Portanto, a afirmação de que "realiza trabalho positivo" é falsa.