Termodinâmica. Universidade Federal de Ouro Preto Instituto de Ciências Exatas e Biológicas Departamento de Química

Transcrição

1 Universidade Federal de Ouro Preto Instituto de Ciências Exatas e Biológicas Departamento de Química ermodinâmica Professora: Melissa Soares Caetano Disciplina QUI 702

2 Segundo Princípio da ermodinâmica Direção natural ou no sentido oposto, não natural

3 Segundo Princípio da ermodinâmica Primeiro princípio: exige apenas que energia do universo permaneça a mesma antes e depois da transformação Seria útil se o sistema possuísse uma propriedade que variasse numa direção para transformação natural e na direção oposta se transformação não natural

4 Ciclo de Carnot Investigação dos princípios que governam a transformação da energia térmica em energia mecânica V C V C V B V B h h V D c V D V A q h q c Fonte quente Liberação de calor para sumidouro frio Expansão isotérmica Expansão adiabática Compressão isotérmica Compressão adiabática

5 Ciclo de Carnot A máquina térmica é um dispositivo que recebe calor de um reservatório à temperatura elevada; Realiza trabalho sobre a vizinhança Deposita o calor restante em um reservatório a temperatura mais baixa.

6 Eficiência da máquina térmica rabalhoefetuado Calor absorvido w q 1 Eficiência definida em termos das trocas térmicas w q 1 q 2 q1 q q 1 2 Kelvin: Não é possível um processo que tenha como único resultado a absorção de calor de um reservatório térmico e a sua completa conversão em trabalho f 1, 2

7 Definição de entropia Integral no ciclo é nula q rev 0 ds q rev Para transformação finita S f i q rev

8 O que determina o sentido da transformação natural? Parte energia cinética movimento térmico dos átomos Dispersão de energia

9 movimento térmico dos átomos Vibrações caóticas Pouco provável movimento organizado

10 Mudança espontânea Leva a uma dispersão caótica maior da energia total do sistema isolado

11 Interpretação molecular Moléculas muito desorganizadas Quente ransferência adicional de calor Desordem adicional pequena Estados de energia menos numerosos Frio ransferência adicional de calor Efeito marcante sobre a desordem

12 Entropia Medida da desordem molecular A entropia de um sistema isolado aumenta numa mudança espontânea S tot > 0 S tot S sis S viz

13 ransformação espontânea ds tot 0 Entropia total aumenta quando processo ocorrer no sistema ds dsviz 0 odo calor que sistema recebe provém das vizinhanças q viz q q viz q Desigualdade de Clausius ds dsviz ds q Sistema isolado das vizinhanças q 0 ds 0 Entropia não pode diminuir em transformação espontânea

14 Entropia de transição de fase ransição de fase Modificação do grau de ordem molecular Variação da entropia Pressão constante trs S trs trs H q H trs

15 Entropia de transição de fase Exotérmica trs S trs trs H Congelamento H 0 trs S trs 0 Endotérmica Fusão H 0 trs S trs 0

16 Entropia na expansão isotérmica reversível de um gás perfeito du dv du ds 0 q C w pdv q V d w 0 S nr ln Vf V i S 0 V f V i

17 Variação da entropia com a temperatura Pressão constante S( f ) S S( ) i f i qrev f i C p d q rev = Cp d S( f ) S( ) i C p f i d S( ) i C p ln f i

18 Variação da entropia com a temperatura Volume constante q rev = C v d S C V ln f i f i S 0

19 Entropia padrão de reação r S 0 Produtos S 0 m S Reagentes 0 m Positiva formação de gás na reação Negativa consumo de gás na reação

20 erceiro Princípio da ermodinâmica =0 não há energia do movimento térmico Cristal perfeito átomos ou íons uniformemente organizados Entropia de todos os cristais perfeitos é zero em =0 Cristais perfeitos têm a mesma entropia em =0 zero escolhido por conveniência

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