QUÍMICA GERAL Termodinâmica: 2a e 3a Leis

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1 QUÍMICA GERAL Termodinâmica: 2a e 3a Leis Prof. Dr. Anselmo E. de Oliveira Instituto de Química, UFG anselmo.quimica.ufg.br anselmo.disciplinas@gmail.com 14 de Setembro de 2018 Agronomia

2 Entropia 1 Entropia Mudança espontânea

3 Entropia Entropia e desordem A energia e a matéria tendem a ficar mais desordenadas Entropia baixa significa pouca desordem A entropia de um sistema isolado aumento no decorrer de qualquer mudança espontânea. Segunda lei da termodinâmica S = q rev T (1) Exemplo Qual a variação de entropia de um bloco de gelo quando 50 J de energia, na forma de calor, são removidos reversivelmente, em uma geladeira a 0 o C?

4 Entropia Exemplo Qual a variação de entropia de um bloco de gelo quando 50 J de energia, na forma de calor, são removidos reversivelmente, em uma geladeira a 0 o C? S = q rev T S = 50 J = 0, 18 J/K 273, 15 K Entropia é uma função de estado Terceira lei da termodinâmica * Para um cristal perfeito, S 0 quando T 0

5 Entropia 2 Equilíbrio Um sistema em equilíbrio não tende a mudar. Equilíbrio dinâmico: velocidade dos processos direto e inverso é a mesma Equilíbrio térmico: há fluxo de energia na forma de calor, mas não há uma transferência liquida Equilíbrio mecânico: um gás não contrai nem expande Equilíbrio químico: substâncias em uma reação não tendem a formar mais produtos nem reagentes S tot = 0 (2)

6 Pela 2a lei, para verificar de uma reação é espontânea: S Isso implica calcular três quantidades: S sist, S viz e S tot = S sist + S viz Uma única propriedade: energia livre de Gibbs G = H T S em temperatura constante (3) Tabela. Fatores que favorecem a espontaneidade

7 Dividindo a eq. (3) por T G T = H T S (4) Sabendo que S tot = S + S viz (5) que S viz = q rev T e que em um processo à pressão constante q rev = H temos que S tot = S H T Das eqs. (3) e (7): (6) (7) G = T S tot em temperatura e pressão constantes (8)

8 G = T S tot em temperatura e pressão constantes

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10 Problema Calcule a variação de energia livre de Gibbs molar do processo H 2 O(l) H 2 O(g) em 1 atm e (a) 350 o C, (b) 370 o C. Indique, em cada caso, se a vaporização é espontânea, ou não.

11 Problema Calcule a variação de energia livre de Gibbs molar do processo H 2 O(l) H 2 O(g) em 1 atm e (a) 350 o C, (b) 370 o C. Indique, em cada caso, se a vaporização é espontânea, ou não. Dados: H vap [H 2 O, l] = 40, 7 kj mol 1 S vap [H 2 O, l] = 109, 1 J K 1 mol 1

12 Problema Calcule a variação de energia livre de Gibbs molar do processo H 2 O(l) H 2 O(g) em 1 atm e (a) 95 o C, (b) 105 o C. Indique, em cada caso, se a vaporização é espontânea, ou não. G = H T S G m = H m T S m (a) G m = 40, J/mol (273, ) K 109, 1 J/K G m = 40, J/mol , 2 J/mol G m = 0, 5 kj mol 1 Como G m > 0 a vaporização não é espontânea.

13 Problema Calcule a variação de energia livre de Gibbs molar do processo H 2 O(l) H 2 O(g) em 1 atm e (a) 95 o C, (b) 105 o C. Indique, em cada caso, se a vaporização é espontânea, ou não. (b) G m = 40, J/mol (273, ) K 109, 1 J/K G m = 40, J/mol , 2 J/mol G m = 0, 6 kj mol 1 Como G m < 0 a vaporização é espontânea.

14 1 Energia livre de Gibbs da reação G = n G m (produtos) n G m (reagentes) (9) 2 Energia livre de Gibbs padrão da reação G = n G o m(produtos) n G o m(reagentes) (10)

15 3 Efeito da temperatura G o = H o T S o

16 G o = H o T S o

17 G o = H o T S o

18 G o = H o T S o

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