aula 04 - termodinâmica atualizada

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<p>08/06/2022</p><p>1</p><p>Prof.ª Ms. Luciana Brunhara Biazati</p><p>E-mail: luciana.biazati@uvv.br</p><p> Introdução;</p><p> Estudo de conceitos;</p><p> Leis da termodinâmica;</p><p>✓ 1ª lei da termodinâmica.</p><p>1</p><p>2</p><p>08/06/2022</p><p>2</p><p>O que é termodinâmica?</p><p>✓ É a ciência da que relaciona calor (energia) e</p><p>dinâmica (movimento).</p><p>O que é calor?</p><p>✓ É o fluxo de energia movido por uma</p><p>diferença de temperatura.</p><p>O que é energia?</p><p>✓ É a capacidade de realizar trabalho.</p><p>A figura apresenta um sistema realizando</p><p>trabalho</p><p>O que é trabalho?</p><p>✓ É o fluxo de energia motivado por qualquer</p><p>outra força motriz.</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>3</p><p>4</p><p>08/06/2022</p><p>3</p><p> Fronteiras: limitam ou não a passagem de</p><p>calor ou a mobilidade.</p><p>✓ Passagem de calor:</p><p>• Diatérmicas: permitem a passagem de calor.</p><p>• Ex: termômetro.</p><p>• Adiabáticas: não permitem a passagem de</p><p>calor. Ex: garrafa de café.</p><p>Sistema diatérmico e adiabático,</p><p>respectivamente.</p><p>ESTUDOS DE CONCEITOS</p><p>5</p><p>6</p><p>08/06/2022</p><p>4</p><p>Balão completamente</p><p>cheio sendo aquecido</p><p>Êmbolo se movendo</p><p>após aquecimento do</p><p>gás</p><p>✓ Mobilidade:</p><p>• Fronteiras fixas ou rígidas.</p><p>• Fronteiras móveis.</p><p>ESTUDOS DE CONCEITOS</p><p> Sistema: objeto em estudo que é separado</p><p>do meio externo + fronteiras reais ou</p><p>fictícias.</p><p>✓ Sistemas isolados: completamente isolados</p><p>do ambiente. Ex: garrafa de café</p><p>✓ Sistemas fechados: trocam energia com</p><p>ambiente, mas não trocam matéria. Ex:</p><p>balão fechado em aquecimento.</p><p>ESTUDOS DE CONCEITOS</p><p>7</p><p>8</p><p>08/06/2022</p><p>5</p><p>OBS:</p><p>✓ Que tipo de sistema está sendo representado</p><p>abaixo?</p><p>✓ Qual é o tipo de fronteira encontrada na</p><p>figura?</p><p>ESTUDOS DE CONCEITOS</p><p> Lei zero da termodinâmica:</p><p>✓ Se dois objetos A e B, fora de contato</p><p>térmico entre si, estão cada um em</p><p>equilíbrio térmico com um objeto C, então os</p><p>objetos A e B encontram-se mutuamente em</p><p>equilíbrio térmico.</p><p>ESTUDOS DE CONCEITOS</p><p>9</p><p>10</p><p>08/06/2022</p><p>6</p><p> Estado de equilíbrio térmico: o sistema</p><p>adquire em toda a sua região a mesma</p><p>temperatura.</p><p>ESTUDOS DE CONCEITOS</p><p> Processo endotérmico: é aquele que</p><p>absorve calor do ambiente.</p><p> Processo exotérmico: é aquele que libera</p><p>calor para o ambiente.</p><p>Processos</p><p>endotérmico e</p><p>exotérmico,</p><p>respectivamente.</p><p>ESTUDOS DE CONCEITOS</p><p>11</p><p>12</p><p>08/06/2022</p><p>7</p><p> Entropia: é a grandeza termodinâmica que</p><p>representa o grau de desordem de um</p><p>sistema.</p><p>Qual é a ordem crescente de entropia</p><p>dos sistemas acima?</p><p>ESTUDOS DE CONCEITOS</p><p> 1ª lei da termodinâmica: a energia do</p><p>universo é constante.</p><p> 2ª lei da termodinâmica: a entropia de um</p><p>sistema sempre tende a aumentar.</p><p> 3º lei da termodinâmica: a entropia de um</p><p>sistema será zero quando ele estiver no zero</p><p>absoluto (-273°C ou 0 K).</p><p>13</p><p>14</p><p>08/06/2022</p><p>8</p><p> Lei de conservação de energia: a energia</p><p>interna (ΔU) de um sistema isolado é</p><p>constante.</p><p>ΔU = q + w</p><p>ΔU = variação da energia interna</p><p>q = calor adicionado ao sistema</p><p>w = trabalho realizado</p><p> Ex: absorção de 50 joules de calor e</p><p>realização de 30 J de trabalho por um gás</p><p>presente em um recipiente fechado e com</p><p>êmbolo.</p><p>q = + 50 J ΔU = 50 - 30</p><p>w = - 30 J ΔU = + 20 J</p><p>1ª LEI DA TERMODINÂMICA</p><p>15</p><p>16</p><p>08/06/2022</p><p>9</p><p>No exemplo anterior, o sistema sofreu um</p><p>aumento da quantidade de energia.</p><p> Essa energia foi gerada?</p><p>✓ Não, pois o ambiente perdeu 20 J.</p><p>“Na natureza nada se cria, nada se perde,</p><p>tudo se transforma”</p><p>Lavoisier</p><p>1ª LEI DA TERMODINÂMICA</p><p>Resumo do processo:</p><p>✓ q positivo (q>0): calor é adicionado ao</p><p>sistema.</p><p>✓ q negativo (q<0): calor é liberado pelo</p><p>sistema.</p><p>✓ w negativo (w<0): o sistema realiza trabalho</p><p>(energia é removida).</p><p>✓ w positivo (w>0): trabalho é realizado sobre</p><p>o sistema (energia é adicionada).</p><p>1ª LEI DA TERMODINÂMICA</p><p>17</p><p>18</p><p>08/06/2022</p><p>10</p><p>O calor e o trabalho do sistema são positivos,</p><p>negativos ou zero na situação abaixo?</p><p>1ª LEI DA TERMODINÂMICA</p><p> A Termoquímica é uma parte da Química que faz</p><p>o estudo das quantidades de calor liberadas ou</p><p>absorvidas durante as reações químicas.</p><p> A maioria das reações químicas envolve perda ou</p><p>ganho de calor (energia).</p><p> As transformações físicas e as reações químicas</p><p>quase sempre estão envolvidas em perda ou</p><p>ganho de calor. O calor é uma das formas de</p><p>energia mais comum que se conhece.</p><p>19</p><p>20</p><p>08/06/2022</p><p>11</p><p>Exemplos de processos reacionais com liberação e absorção de</p><p>energia</p><p>TERMOQUÍMICA</p><p> As reações podem ser endotérmicas ou</p><p>exotérmicas:</p><p>Esquema representando a liberação de energia (reação</p><p>exotérmica) e absorção de energia (reação endotérmica),</p><p>respectivamente</p><p>21</p><p>22</p><p>08/06/2022</p><p>12</p><p> Entalpia (H):</p><p>✓ É o total de energia liberada ou absorvida em</p><p>uma transformação de um dado sistema, a</p><p>pressão constante.</p><p>✓ Cálculo da variação de entalpia (ΔH): lei de</p><p>Hess.</p><p>TERMOQUÍMICA</p><p>23</p>