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 217

2 Segundo Princípio da ermodinâmica Direção natural ou no sentido oposto, não natural Vácuo Espontâneo Não Espontâneo Esp Não Esp

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 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.

5 Ciclo de Carnot

6 Eficiência da máquina térmica rabalho efetuado 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 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

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

10 movimento térmico dos átomos Vibrações caóticas Pouco provável movimento organizado

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

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 q viz q 0 odo calor que sistema recebe provém das vizinhanças 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 Pressão constante q trsh trs S trs trs H Exotérmica Congelamento H 0 trs S trs 0 Endotérmica Fusão H 0 trs S trs 0

15 O calor de vaporização da água a 100 o C é 40,66KJ/mol. Determine ΔS quando 5,0g de vapor de água condensam em líquido a 100 o C e 1 atm.

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

17 Variação da entropia com a temperatura S f i qrev S C p f i Pressão constante d q rev = Cp d C p ln f i Volume constante q rev = C v d S C V ln f i f i S 0

18 Calcule a variação de entropia do argônio que está inicialmente a 25 o C e 1atm, num recipiente de 500cm 3 de volume e se expande até o volume de 1000cm 3 e sequencialmente é aquecido até 100 o C. A capacidade calorífica do argônio é 12,48J/mol.k. Admita o gás com comportamento ideal

19 Entropia padrão de reação r S 0 S Produtos 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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