Propriedades termodinâmicas e a temperatura

Documentos relacionados
Introdução à Termodinâmica

Equilíbrio Químico. 1 Equilíbrio propriamente dito. Miguel Almeida

Apresentar as aplicações conjuntas do primeiro e do segundo princípio; apresentar as equações fundamentais da termodinâmica.

Introdução à Termoquímica

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Termodinâmica. Entropia

Capítulo 3: Propriedades de uma Substância Pura

TERMODINÂMICA NO EQUILÍBRIO QUÍMICO 1

1 Q1, Entropia e equilíbrio termodinâmica

18/Mar/2016 Aula 9. 16/Mar/ Aula 8

CAPÍTULO 6 Princípios de mínimo nas representações de Legendre

Equilíbrio Químico. Estágio da reação química em que não existe mais tendência a mudar a composição da mistura de uma reação

Capítulo 18 Entropia, Energia de Gibbs e Equilíbrio

Entropia. Energia de Gibbs e Equilíbrio

Conceitos primordiais da Termodinâmica

TERMODINÂMICA RACIONAL Conclusões CONCLUSÕES

Termodinâmica. Entalpia. Prof. Nelson Luiz Reyes Marques TERMODINÂMICA REVISÃO

20/Mar/2015 Aula 9. 18/Mar/ Aula 8

IDENTIFICAÇÃO: Atenção: Esteja atento à numeração das páginas Questão 1

Vapor d água e seus efeitos termodinâmicos. Energia livre de Gibbs e Helmholtz Equação de Clausius Clapeyron

Capítulo 1 Vapor d água e seus efeitos termodinâmicos. Energia livre de Gibbs e Helmholtz Equação de Clausius Clapeyron

Segunda Lei da Termodinâmica, Entropia e Máquinas Térmicas Biblografia: Halliday, Resnick e Walker, vol 2, cap20 8 a Ed, vol2

POTENCIAIS TERMODINÂMICOS

Nova Avaliação: Maxwell está Certo?

Diagramas de Energia

Física estatística. Termodinâmica: potenciais termodinâmicos e a 3 a lei MEFT, IST

Termodinâmica. Termodinâmica é o estudo das mudanças de energia que acompanham os processos físicos e químicos. QUÍMICA GERAL Fundamentos

FUNÇÕES DE ESTADO TERMODINÂMICAS: ENTALPIA E ENERGIA LIVRE Parte 2

SISTEMAS DE COMPOSIÇÃO VARIÁVEL EQUILÍBRIO QUÍMICO

Interpretação Molecular da Temperatura de um Gás Ideal

Prof. Dr. Jeverson Teodoro Arantes Junior Engenharia de Materiais

Termodinâmica Química

Entropia, Energia Livre e Equilíbrio Capítulo 17. Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

PME 3344 Termodinâmica Aplicada

Física do Calor. Primeira Lei da Termodinâmica

Prova de Físico-Química

UTFPR Termodinâmica 1 Avaliando Propriedades Termodinâmicas

18 1ª LEI DA TERMODINÂMICA

1 Transformada de Legendre

Capítulo 1 Vapor d água e seus efeitos termodinâmicos. Energia livre de Gibbs e Helmholtz Equação de Clausius Clapeyron

Prova de Físico-Química

1 a Lei da Termodinâmica

Termo- estatística REVISÃO DE TERMODINÂMICA. Alguns conceitos importante que aparecem nesta lei:

EQUILÍBRIO QUÍMICO. Profa. Loraine Jacobs DAQBI.

Química A MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA DO AMBIENTE. 1º Semestre /2013. Doutor João Paulo Noronha.

Chapter 4 Thermodynamic Variables and Relations

Relações de Euler e Gibbs-Duhem

4/Abr/2018 Aula 9. Potenciais termodinâmicos Energia interna total Entalpia Energias livres de Helmholtz e de Gibbs Relações de Maxwell

Aula 14 Equilíbrio de Fases: Substâncias Puras

P2 - PROVA DE QUÍMICA GERAL 22/10/05.

Problemas - Segunda parte

CQ110 : Princípios de FQ

TERMODINÂMICA QUÍMICA

Física do Calor. Entropia II

Universidade Federal do Pampa UNIPAMPA. Teoria Cinética do Gases

Físico-Química I. Profa. Dra. Carla Dalmolin. Misturas Simples. Físico-Química, cap. 5: Transformações Físicas de Substâncias Puras

Segunda Lei da Termodinâmica

2/Mar/2016 Aula 4. 26/Fev/2016 Aula 3

TERMODINÂMICA QUÍMICA. Espontaneidade e Equilíbrio

LISTA DE EXERCÍCIOS 3º ANO

Termoestatística. Entropia e Segunda Lei da Termodinâmica

TERMODINÂMICA RACIONAL Relações Clássicas RELAÇÕES CLÁSSICAS

Aula 9: Entropia e a Segunda Lei da Termodinâmica

Utilizando Gráficos de Entropia

Interpretação microscópica da entropia

Capítulo 3: Propriedades de uma Substância Pura

Física do Calor. Entropia e Segunda Lei II

A origem molecular da Entropia

AULA 16 TERMODINÂMICA 1- INTRODUÇÃO

Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia

Entropia e energia livre de Gibbs. Prof. Leandro Zatta

Potenciais Termodinâmicos

Gabarito do Trabalho T1 - Termodinâmica Ambiental

tica Matemática Fractais Objetivo: e na Natureza

Primeira Lei da Termodinâmica

2. Aborda a rapidez com que os reagentes são consumidos e os produtos são formados;

Físico-Química I. Profa. Dra. Carla Dalmolin. Misturas Simples. Termodinâmica das Misturas Propriedades das Soluções Atividade

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA DEPARTAMENTO DE FÍSICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO. Exercício Escolar 1 - Solução

Termodinâmica. Prof.: POMPEU

Aula 3 Análise de energia de sistemas fechados

CQ049 FQ Eletroquímica

11/Mar/2016 Aula 7 Entropia Variação da entropia em processos reversíveis Entropia e os gases ideais

UFABC - BC Prof. Germán Lugones. AULA 9 Teoria Cinética dos Gases III

Aula do Curso Noic de Física, feito pela parceria do Noic com o Além do Horizonte. Esta aula tratará de gases e termodinâmica:

REVISÃO. Avaliação do Conceito de Entalpia

Universidade Federal do Ceará Centro de Ciências Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular Disciplina de Biofísica.

Objetivos. em termos de produtos internos de vetores.

PMT Físico-Química para Metalurgia e Materiais I

Aula FUNÇÕES DE ESTADO: ENERGIA INTERNA E ENTALPIA

Disciplina : Termodinâmica. Aula 7 - Análise da Energia dos Sistemas Fechados

Potenciais Termodinâmicos

CQ049 FQ Eletroquímica

Termodinâmica. Lucy V. C. Assali

Física do Calor. Processos Termodinâmicos Quase Estáticos

Disciplina: Sistemas Térmicos

DO GAS IDEAL. W = Fdx = P Adx = PdV. P a. Assim, se imaginarmos o gás expandindo-se de um volume V 1 até um volume V 2, o trabalho total realizado é:

Capítulo 4: Análise de Sistemas: 1ª e 2ª Leis da Termodinâmica

Prof. Dr. Ronaldo Rodrigues Pelá. 23 de maio de 2013

6/Mar/2013 Aula 7 Entropia Variação da entropia em processos reversíveis Entropia e os gases ideais

SMM0562 Termodinâmica dos Materiais. Aula 4 Equilíbrio em Sistemas Termodinâmicos

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Termodinâmica. 5) Primeira Lei da Termodinâmica. v. 2.0

Transcrição:

Propriedades termodinâmicas e a temperatura Miguel Almeida 1 Introdução Algo que se percebe no estudo da termodinâmica é que todas as propriedades dependem da temperatura em que o sistema analisado se encontra. Isto é fácil de se perceber pois é evidente que em diferentes temperaturas as moléculas se comportam de forma diferente e assim interagem entre si e com outras moléculas de forma diferente também. Quanto maior a temperatura do sistema maior se torna a energia interna, a entalpia, a entropia e a energia livre, por motivos que já foram mostrados em materiais anteriores. É possível com base nos valores tabelados se encontrar essas variações das propriedades com a temperatura. Uma 1

reação em uma temperatura X terá diferentes valores para as propriedades termodinâmicas, que a mesma reação numa temperatura Y. Essas diferenças podem ser calculadas com base em algumas fórmulas que podem ser provadas sem muito esforço matemático como veremos a seguir. Baseando-se num processo ocorrendo em uma temperatura pode se calcular uma nova variação de uma propriedade de estado em uma temperatura T 2 da seguinte forma: X T2 = X T1 + X T2 Desta forma podemos particularizar a seguinte expressão pra algumas propriedades que conhecemos. Veja a seguir: 1.1 Energia Interna Temos então que: Todavia é fato que: U T2 = U T1 + U T2 U T2 = n C v T (Lembre-se que calor específico é constante apenas para uma certa faixa de temperatura. Se haverá uma variação de temperatura haverá uma variação de calor específico) Substituindo obtemos que: U T2 = U T1 + n C v T Como n=1 (número de mols da reação) finalmente obtemos: U T2 = U T1 + C v T 1.2 Entalpia A fórmula para a entalpia tem demonstração análoga a demonstração para a energia interna. Então temos que: H T2 = H T1 + C p T 2

1.3 Entropia A situação é análoga novamente, todavia, a forma como calculamos entropia é diferente logo a forma tem um formato levemente diferenciado. Neste caso temos dois vieses que devem ser tratados, o processo ocorrendo em pressão constante ou volume constante. Desta forma obteremos duas expressões diferentes veja: ou Substituindo temos: S T2 = c p ln T 2 S T2 = c v ln T 2 Para sistemas isocóricos: S 2 = S 1 + c v ln T 2 Para sistemas isobáricos: S 2 = S 1 + c p ln T 2 1.4 Energia Livre de G Para se chegar na expressão da variação da energia livre de uma reação é necessário fazer-se a demonstração da variação da energia livre para uma espécie qualquer gasosa. Veja a seguir: Sabemos que: Derivando temos que: G = H T S Abrindo a expressão temos: dg = dh d(t S) dg = du + PdV +V dp SdT T ds dg = dq rev PdV + PdV +V dp SdT T ds 3

Como sabemos que: ds = dq rev T T ds = dq rev Logo obtemos a seguinte expressão: dg = V dp SdT Mas como estamos em condições temperatura constante dt = 0 : dg = V dp Como tratamos de processos com gases ideais tem-se que: dg = nrt dp P Desta forma integrando a expressão para a variação de certo gás i qualquer: Dessa forma temos: Abrindo a expressão: G2 G 1 dg = nrt P2 G = nrt ln P 2 dp P G 2 G 1 = nrt ln P 2 G 2 = G 1 + nrt ln P 2 Se admitirmos que G 2 = G, G 1 = G, P 2 = P e = P temos então que: G = G + nrt ln P P 4

Sendo que podemos escrever apenas isso: G = G + nrt lnp Devido ao fato de que P = 1. Em vista de que essa expressão remete a energia livre de uma espécie qualquer podemos agora utilizá-la para demonstrar a energia livre de uma reação em diferentes temperaturas utilizando a idéia da variação de uma propriedade de estado Para uma reação do tipo: G Rea = G f Prod G f Reag aa (g) + bb (g) cc (g) + dd (g) Temos que a variação da energia da reação será expressa da seguinte forma: Abrindo a expressão temos que: G Rea = cg C + dg D ag A bg B G Rea = cg C + crt lnp C + dg D + drt lnp D ag A art lnp A bg B brt lnp B Colocando em evidência temos: G Rea = cg C +dg D ag A bg B +RT ln(p C ) c +RT ln(p D ) d RT ln(p A ) a RT ln(p B ) b G Rea = G + RT ln (P C) c (P D ) d (P A ) a (P B ) b Chamamos essa razão produtos\reagentes dos valores adimensionais das pressões das espécies gasosas presentes na reação de quociente reacional, representado pela letra Q. G Rea = G + RT lnq 5