DANIELLE CRISTINA GOMES - ED - AULA 8 - 1a LEI DA TERMODINÂMICA

Prévia do material em texto

ESTUDO DIRIGIDO TERMOQUÍMICA
1) Defina: sistema, vizinhança, fronteira.
Sistema: é parte do universo físico que está sob investigação, parte fechada e bem definida.
Vizinhança: é tudo aquilo que está ao redor do sistema em investigação
Fronteira: é a área que limita o sistema.
2) Defina e explique funções de estado e funções de caminho, dando exemplos.
Funções de estado : propriedades que depende do estado ou situação que se encontra o sistema. Uma função de estado depende somente dos valores iniciais e finais e não do caminho percorrido até chegar na energia interna final.
Ex: Temperatura, pressão ,volume, entalpia , energia interna , peso.
Funções de caminho: propriedades que se manifestam apenas durante os processos 
Ex: Calor , trabalho.
3) Defina Calor, Trabalho, Energia Interna, Entalpia, Entropia, Capacidade Calorífica, Temperatura, Pressão e Volume.
Calor: movimento caótico de partículas, gerado por uma diferença de temperatura. 
Trabalho: movimento organizado de partículas, sempre direcionado por uma força que é uma grandeza vetorial que é que produz movimento ordenado dessas partículas.
Energia Interna: soma das energias cinética e potencial das partículas que constituem um gás, pode ser expressa em termos de pressão, volume, temperatura e número de mols.
Entalpia: Soma da energia total do sistema (U) mais a interação mecânica que o sistema faz com as vizinhanças.
Entropia: capaz de medir a multiplicidade de estados medir o grau de desordem de um sistema.
Capacidade Calorífica: a quantidade de calor necessária para elevar a sua temperatura de 1ºC ,é uma grandeza independente da quantidade de material.
Temperatura:mede o grau de agitação térmica, ou energia cinética, translacional, rotacional e vibracional dos átomos e moléculas que constituem um corpo. 
Pressão :mede a força aplicada perpendicularmente a uma superfície. 
Volume: medida que quantifica o espaço por ele ocupado.
4) Qual é o significado físico da equação abaixo? Explique cada um dos seus termos: “ΔU = Q – W”
A variação na energia interna de um sistema ΔU é igual à transferência de calor resultante para dentro do sistema Q , menos o trabalho resultante realizado no sistema W. 
∆U – Variação de energia interna.
Q- Quantidade de energia transferida na forma de calor
w- Trabalho realizado
5) Deduza a equação da entalpia a partir da 1a Lei da termodinâmica.
Mostrar que durante uma transformação, o gás pode trocar energia com o meio ambiente sob duas formas: calor e trabalho. Como resultado destas trocas energéticas, a energia interna do gás pode aumentar, diminuir ou permanecer constante.
6) Quando um certo combustível queima, produz-se energia na forma de calor. Porém, de onde vem esta energia?
A energia vem interações/ligações formadas através da transição exotérmica onde não há variação de temperatura pois o calor liberado.
7) Por que os valores de entalpia de formação são sempre negativos?
Pois é uma reação exotérmica portanto a energia dos reagentes (energia inicial) será sempre maior que a energia dos produtos (energia final).
8) Por que a queimadura pelo vapor de água é mais perigosa que a queimadura com água líquida, se as duas fases tem a mesma temperatura de 100 oC?
Pois a água líquida possui maior conteúdo energético sendo assim causa maior dano , enquanto a água em vapor possui menor conteúdo energético e causando menos dano.
9) Sejam os valores de capacidade calorífica (Cp) descritos abaixo. Qual dos materiais é mais fácil promover um aumento de temperatura? Explique.
	Material
	Água(L)
	Cobre(s)
	Diamante(s)
	Grafite(s)
	Ferro(s)
	Estanho(s)
	NaCl(s)
	Cp (J/molK)
	75,3
	24,4
	6,5
	8,5
	25,10
	25,8
	50,5
A capacidade calorífica molar é definida como sendo a proporção de calor fornecida a unidade de quantidade de substância para o seu consequente aumento na temperatura. O material que precisou de uma menor quantidade de calor para aumentar a sua temperatura em comparação com os demais materiais é o diamante , dessa forma promover o seu aumento de temperatura é mais fácil. 
10) Calcule Q, W, ΔH, ΔU para a vaporização de 2 g de H2O, a 100 oC e pressão de 1,0 atm sabendo que o ΔvapHo da água é de 2260 J/g. Assuma que há um comportamento de gás ideal. A densidade da água a 100 oC é 0,9588 g/mL. (R = 0,082 atmL/mol.K e MMH2O = 18g/mol). Após o cálculo, interprete os resultados. (R: ΔHo = Qp = 2260 J; W = 1,69 J, ΔUo = 2258,3J)
11) Calcule a temperatura final e a variação de energia interna quando 500 J de calor são transferidos a 0,9 mol de O2 a 298 K nas seguintes condições abaixo e interprete os resultados. Dados: R = 8,3 J/mol.K, Cp = Cv + R; Cv = (5/2)R.
a) Isovolumetricamente (T2 = 325 K).
b) Isobaricamente (T2 = 317 K).
Reolução a e b : 
12) Determine o ΔrHo para as reações (consultar os valores de ΔrHo em tabelas disponíveis nos livros ou na internet):
a) C(s) + 2H2(g) → CH4(g)
b) H2(g) + I2(s) → 2HI(g)
c) NO(g) + 1/2O2(g) → NO2(g)
d) 2NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(l)
e) Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(s) + Fe(s)
13) O ácido benzóico, C6H5COOH, é um padrão comumente usado em bombas calorimétricas, que mantém o volume constante. Se 1,22g do composto libera 31723 J de energia quando queimadas na presença de excesso de O2 à, temperatura de 24,6 oC, calcule Q, W, ΔH e ΔU.
R: Q = -31723 J; ΔU = -31723 J, W = 0, ΔH = = -31735 J
14) Considere que 1,22 g do mesmo composto seja queimado em um cadinho de porcelana exposto ao ar. Se o sistema libera 31723 J de calor a 24,6 oC, calcule Q, W, ΔH e ΔU (compare os dados com o exercício anterior).
R: Q = -31723 J; ΔU = = -31711 J, W = 12J, ΔH = = -31723 J
15) 1 mol de C2H6 é queimado em excesso de O2, à pressão constante e a 600 K. Quais serão os valores de ΔU, ΔH e W, se o calor de combustão é -1560 kJ? R: ΔU = -1547 kJ, ΔH = -1560 kJ e W = 12,4 kJ (se forma H2O(l)).
R: ΔU = -1562,5 kJ, ΔH = -1560 kJ e W = 2,49 kJ (ObS; forma-se H2O(g))
16) Um gás (0,5 g) sofre uma expansão adiabática, onde seu volume é variado de 1 m3 p/ 3 m3, à pressão constante de 101300 N/m2. 
a. Calcule a variação da energia interna do gás.
b. Calcule a variação de temperatura e explique o resultado. 
17) Utilizando a Lei de Hess e dados tabelados de entalpias padrões de formação (consultar livros de físico-química), encontre as variações de entalpia e energia interna de cada reação descrita abaixo, sabendo-se que estas ocorrem a 298 K:
a) 4 HCl(g) + O2(g) → Cl2(g) + 2H2O(g)
b) C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(g)
]
c) 2C6H5COOH(l) + 13O2(g) → 12CO2(g) + 6H2O(g)
Obs: assistir vídeo sobre Lei de Hess em:
https://www.youtube.com/watch?v=P9mstlnWFk8