Conceitos Básicos. Lei zero da Termodinâmica. Termodinâmica. Primeira lei da Termodinâmica. Trabalho e Calor

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2 Conceitos Básicos Termodinâmica Lei zero da Termodinâmica Primeira lei da Termodinâmica Trabalho e Calor

3 Calor sensível Essa medição irá nos informar a quantidade de calor (cal) que uma quantidade de massa (g) leva para aumentar ou diminuir sua temperatura ( C). Q = m.c. θ Onde: c = calor específico (calor sensível) θ = Variação de temperatura m = massa SI: (cal/g.cº).

4 Calor latente O calor latente (L) nos informa a quantidade de calor que uma unidade de massa de um determinado material necessita receber ou perder para mudar seu estado físico de agregação. Q= m.l Q = Quantidade de calor total (J) m = massa (Kg) L = calor latente (J/Kg)

5 Calor Específico O calor específico (c) pode ser definido pelo quociente entre a capacidade térmica e a massa do corpo. Capacidade Calorífica A capacidade calorífica C de um material é a quantidade de calor necessária para elevar a sua temperatura de 1 C (ou 1 K). Q=C.ΔT=C(T f T i ) Sendo: Q Quantidade de calor fornecida ao material; C Capacidade calorífica do material; ΔT Variação de temperatura; Tf Temperatura final; Ti Temperatura inicial.

6 Sistemas Termodinâmicos: Sistema Aberto quando há troca de matéria com a vizinhança. Sistema Fechado quando não há troca de matéria com a vizinhança. Sistema Isolado quando não há nenhum tipo de interação com a

7 Vizinhança: é o restante do universo, onde os efeitos das trocas de energia são observados. Fronteira: é o espaço que separa o sistema da vizinhança. Nos dois primeiros casos, pode haver troca de Energia com a vizinhança. Propriedades do sistema: são atributos físicos percebidos pelos sentidos ou por métodos experimentais de investigação. Podem ser mensuráveis e não mensuráveis. Mudança de estado: é a transformação sofrida pelo sistema ao passar de um estado inicial para um estado final, ambos bem definidos. Caminho: é o percurso realizado pelo sistema durante a mudança de estado, ou seja, compreende o estado inicial, os estados intermediários e o estado final. Processo: é o método pelo qual a mudança de estado é efetuada. A descrição do processo consiste em estabelecer as condições das mudanças de estado: sistema, vizinhanças, fronteiras, estado inicial, estado final, caminho, efeitos produzidos nas vizinhanças, entre outros. Ciclo: é o caminho que o sistema percorre quando, ao sofrer uma mudança de estado, retorna ao estado inicial. Variável de estado: é uma grandeza que não depende do caminho, mas somente dos estados inicial e final.

8 Entropia (S) É uma grandeza termodinâmica que mede a desordem de um sistema e a espontaneidade dos processos físicos. Ex.: 1 NaCl (s) 1 Na + (aq) + 1 Cl - (aq) Na dissociação do sal observe que 1 mol de NaCl origina 2 mol de íons. Os íons presentes na solução estão mais desorganizados que no sólido, o que quer dizer que a entropia desse sistema aumentou.

9 Equação termodinâmica Em uma equação termodinâmica devemos indicar: A variação de entalpia O estado físico de cada participante As variedades alotrópicas de cada participante A temperatura e pressão em que ocorrem as transformações Os números de mol de cada participante Por Exemplo H 2 O (g) + ½O 2(g) H 2 O (l) ΔH = -286,6 KJ/mol (25 C; 1atm) C (diamante) + O 2(g) CO 2(g) ΔH = -395 KJ/mol (25 C; 1atm) ½H 2(g) + ½Cl 2(g) HCl (aq) ΔH = -167,2 KJ/mol (25 C; 1atm) H 2(g) + Cl 2(g) 2HCl (g) ΔH = -184,1 KJ/mol (25 C; 1atm)

10 Se dois sistemas estão em equilíbrio entre si e em equilíbrio térmico com um terceiro sistema, consequentemente os três sistemas se encontrarão em equilíbrio térmico

11 Primeira lei da Termodinâmica U = Q W Esta lei representa a aplicação do princípio de conservação da energia a sistemas que podem trocar energia com a vizinhança por calor e trabalho. Calor Trabalho Energia Interna ΔU Recebe Realiza Aumenta > 0 Cede Recebe Diminui < 0 Não troca Não realiza e nem recebe Não varia = 0

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13 Trabalho É qualquer quantidade que escoa através das fronteiras de um sistema durante uma mudança de estado e é completamente conversível na variação da altura de uma massa nas das vizinhanças. W aparece apenas nas fronteiras do sistema; W aparece apenas nas mudanças de estado; Os efeitos do W são observados na vizinhança; W = P. V (Expansão / Compressão Volumétrica; V = variação de volume); Quantidade algébrica: (+ ou );

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15 Calor É qualquer quantidade que escoa através das fronteiras de um sistema, durante uma mudança de estado, devido à diferença de temperatura entre o sistema e as vizinhanças. Q aparece somente na fronteira do sistema; Q aparece somente durante a mudança de estado; Q se manifesta através dos efeitos nas vizinhanças; Q = m. c. T ou Q = m. L são equações de calor sensível e calor latente; É uma quantidade algébrica (positiva ou negativa);

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17 É uma função de estado de um sistema que reflete a capacidade de troca de calor do sistema com a vizinhança, durante mudança de estado a pressão constante. É uma consequência da Primeira Lei da Termodinâmica e surge como combinação de duas outras funções de estado.

18 A variação de entalpia de uma reação química depende apenas dos estados inicial e final, não importando o caminho da reação. ΔH de uma reação é igual a soma dos ΔH das etapas em que a reação pode ser desmembrada, mesmo que esse desmembramento seja apenas teórico. A lei de Hess diz que as trocas de entalpia são aditivas. ΔHf = ΣΔH r Duas regras: Se a equação química é invertida, o sinal de ΔH se inverte também. Se os coeficientes são multiplicados, multiplicar ΔH pelo mesmo fator, ou em outras palavras, multiplicando-se os coeficientes dos reagentes e produtos da equação termoquímica, o valor da variação da entalpia também será multiplicado por esse número.

19 Exemplos: