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FÍSICO - QUÍMICA

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Eduardo Tanoue da Penha
Físico-química
2017
Editora e Distribuidora Educacional S.A.
Avenida Paris, 675 – Parque Residencial João Piza
CEP: 86041-100 — Londrina — PR
e-mail: editora.educacional@kroton.com.br
Homepage: http://www.kroton.com.br/
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) 
 Penha, Eduardo Tanoue da 
 
 ISBN 978-85-522-0174-8
 1. Físico-química. I. Título. 
 CDD 541 
Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2017.
 192 p.
P399f Físico-química / Eduardo Tanoue da Penha. – Londrina : 
© 2017 por Editora e Distribuidora Educacional S.A.
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Paulo Heraldo Costa do Valle
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Revisão Técnica
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Editorial
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André Augusto de Andrade Ramos
Cristiane Lisandra Danna
Diogo Ribeiro Garcia
Emanuel Santana
Erick Silva Griep
Lidiane Cristina Vivaldini Olo
Unidade 2 | Termodinâmica
Seção 2.1 - Calorimetria
Seção 2.2 - Termodinâmica: 1a lei
Seção 2.3 - Termoquímica
Unidade 3 | Termodinâmica e aplicação de conceitos
Seção 3.1 - Termodinâmica: 2ª e 3ª leis
Seção 3.2 - Termodinâmica aplicada ao equilíbrio químico I
Seção 3.3 - Termodinâmica aplicada a equilíbrio químico II
Unidade 4 | Substâncias puras e mudança de fases
Seção 4.1 - Propriedades de uma substância pura
Seção 4.2 - Diagramas de fases
Seção 4.3 - Transformações físicas
Unidade 1 | Introdução à físico-química e propriedade dos gases
Seção 1.1 - Introdução à físico-química
Seção 1.2 - Propriedade dos gases
Seção 1.3 - Gases reais
Sumário
143
145
159
173
95
97
112
127
51
53
65
78
7
9
22
36
Palavras do autor
A Físico-química é uma disciplina que converge os conceitos 
da área de Física com a área de Química, mas, que conceitos são 
esses, mais precisamente falando? Podemos dizer que, de uma forma 
geral, a Física é o ramo da ciência que se ocupa em criar modelos 
matemáticos do mundo que vemos, isto é, do mundo macroscópico. 
A Química, por sua vez, está engajada em entender o mundo das 
substâncias, ou seja, o microscópico. Assim, pode-se dizer que a 
principal característica desta disciplina será a abordagem quantitativa 
de problemas químicos com um único objetivo: a construção de 
modelos que permitirão sua previsão e/ou explicação.
A construção da físico-química, tal como a conhecemos, foi 
desenvolvida ao longo dos últimos 200 anos, a partir da contribuição 
de incontáveis cientistas. Por este motivo, seria muita pretensão 
nossa resumir todo esse conhecimento em um número limitado 
de páginas. Assim, o principal objetivo deste material não é esgotar 
determinado assunto, mas sim, possibilitar o desenvolvimento das 
seguintes competências: conhecer e compreender os conceitos 
básicos de físico-química e de propriedade de gases; conhecer 
e compreender os conceitos de termodinâmica; conhecer e 
compreender a 2ª lei da termodinâmica e aplicar os conceitos 
em equilíbrio químico e compreender substâncias puras, suas 
transformações físicas e diagramas de fases. Logo, um conselho: 
seu aprendizado dependerá muito mais de suas atitudes de não 
se restringir, somente, a este material. Por este motivo, espera-se 
que você recorra sempre aos livros indicados na bibliografia desta 
disciplina, além do professor responsável, para dirimir eventuais 
dúvidas. A seguir, revelamos o que nos espera nessa longa 
caminhada.
Para facilitar nossa jornada, vamos começar pelo mais simples: 
o estudo dos gases. Assim, esta unidade, apesar de introdutória, 
é de extrema importância, pois iniciaremos com o conceito mais 
importante da disciplina: o emprego da linguagem matemática para a 
descrição das propriedades de um sistema. 
A Unidade 2, sem dúvida, é o coração de toda a disciplina. 
Nela, iniciaremos o estudo do fluxo de energia entre o sistema e 
sua vizinhança. Daí o seu nome: termodinâmica. Esse assunto se 
estenderá até a Unidade 3, em que será consolidado o aprendizado 
da termodinâmica e demonstrado sua aplicação em processos 
químicos. 
Finalmente, na Unidade 4, aplicaremos os conceitos da 
termodinâmica para o estudo das transformações físicas.
Esperamos que essa pequena introdução tenha inflado seu 
entusiasmo de entender uma parte do mundo que nos cerca, 
desejamos que essa experiência seja extremamente proveitosa. 
Sucesso!
Unidade 1
Introdução à físico-química e 
propriedade dos gases
 A Unidade 1 foi, basicamente, dividida em duas partes. Na 
primeira parte, que compreende a Seção 1, discutiremos a 
importância dos principais termos e conceitos empregados 
ao longo da disciplina. Apesar de sua simplicidade, esta seção 
será o alicerce, a partir do qual todo o seu conhecimento será 
estruturado.
A segunda parte, por sua vez, compreende as Seções 2 e 3. 
Nelas iniciaremos nossa jornada na disciplina de físico-química, 
a partir do estudo do estado da matéria mais simples: o gás. 
Aqui, cabe uma pequena reflexão: em que sentido o gás é o 
estado da matéria mais simples?
Uma das grandes dificuldades de toda disciplina é a difícil 
relação com o mundo “real”. Assim, para auxiliar na importância 
da compreensão dos conceitos da Unidade 1, elaboramos uma 
situação hipotética. Em busca de sua resolução, você adquirirá 
a compreensão dos conceitos básicos de físico-química e de 
propriedade de gases que, de uma forma em geral, irá habilitá-lo 
para análise de sistemas simples e de gases. 
Nossa situação hipotética inicia-se com a sua seleção 
para estagiar em uma empresa do ramo automobilístico, 
mais especificamente, no setor de airbags dos automóveis de 
passeio. Neste setor, você acompanhará todo o processo fabril, 
que compreende: a seleção da substância que será empregada 
para inflar o airbag, mensurar sua quantidade, o tipo de material 
empregado em sua confecção e, finalmente, atestar a qualidade 
do produto final. Seu responsável lembra que todas as medidas, 
envolvendo a fabricação do airbag, devem ser feitas com o 
Convite ao estudo
maior cuidado possível. Afinal, sua eficácia estará relacionada 
com a sua ativação no momento exato do acidente. 
Como foi abordado anteriormente, o airbag é um dispositivo 
que é preenchido com ar. Contudo, você só dispõe de reagentes 
sólidos. Logo, como reagentes sólidos podem gerar um gás? 
E, como representar essa transformação? A resposta para este 
problema será tratada na Seção 1.1. Já a Seção 1.2 caracteriza-se 
pelo estudo do gás ideal. A compreensão do comportamento 
deste gás é que permitirá o cálculo da quantidade de reagente 
necessário para inflar o airbag. Finalmente, na Seção 1.3, você 
será apresentado ao comportamento de um gás real. Imagino 
que, neste momento, um questionamento já tenha se levantado: 
afinal, qual a diferença entre um gás “ideal” e “real”? Será que o 
resultado obtido na Seção 1.2 estará correto? Vamos em frente 
para verificar como resolver esses problemas.
U1 - Introdução à físico-química e propriedade dos gases 9
Seção 1.1
Introdução à físico-química
 Você já deve ter observado que, ao colocarmos fogo em uma folha 
de papel, observamos a formação de uma fumaça. Também deve 
ter conhecimento de que, ao colocarmos uma pastilha efervescente 
em água, observa-se um intenso borbulhamento. Na verdade, esses 
exemplos nada mais são que descrições de uma reação química. 
Será que há

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