Termodinâmica - Química

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Termodinâmica - Química
Marcus Maciel
Adriano Alberto
Luciano de Almeida
Rafael Levi
O que é termodinâmica?
Sistemas e vizinhança em termodinâmica
A energia e o trabalho
Trabalho = força x distância
O trabalho é a transferência de energia para um sistema
Em termodinâmica, a capacidade total de um sistema realizar trabalho é chamada de sua energia interna
O calor
Energia transferida como resultado
 de uma diferença de temperatura.
Caloria - 1 cal = 4,184 J
energia necessária para elevar a 
temperatura de 1g de água em 1° C. 
Leis da termodinâmica
1ª lei – Conservação de energia
Energia interna de um sistema 
isolado é constante.
As funções de estado
É uma propriedade com um valor que depende somente do estado atual do sistema e é independente da maneira como esse estado foi atingido.
Por exemplo, um recipiente contendo 100g de água que foi aquecido a 25°C tem a mesma temperatura que 100g de água que tenha sido aquecido a 100°C e depois resfriado a 25°C.
A importância das funções de estado na termodinâmica é que se um sistema é alterado de um estado a outro, a variação na função de estado é independente de como a mudança foi produzida.
calorímetro
Entalpia (H)
Função de estado que permite obter informações sobre as variações de energia à pressão constante.
H = U + PV
U -> energia interna, P -> pressão, v -> volume
Usando a Primeira Lei na forma ΔU = q + w, onde q é a energia fornecida ao sistema como calor e w é a energia fornecida como trabalho.
À pressão constante: ΔH = q
Quando transferimos energia a um sistema à pressão constante como calor, a entalpia do sistema aumenta. Quando energia deixa um sistema à pressão constante como calor, a entalpia do sistema diminui.
Para um processo endotérmico, ΔH ˃ 0; para um processo exotérmico, ΔH ˂ 0.
As entalpias de mudanças de fase
Entalpia de vaporização
H2O(l) ------> H2O(g) , ΔH°vap = 40.66 kJ.mol⁻¹ a 373 K
Entalpia de fusão
H2O(s) ---> H2O(l), ΔH°fus = 6.01 kJ.mol⁻¹, a 273 K
entalpia de congelamento
 ΔH (processo inverso) = - ΔH 
 (processo direto) 
Entalpia de sublimação
C(s, grafite) -----> C(g), ΔH°subl = 716.7 kJ.mol⁻¹
A entalpia de uma mudança química
Entalpias de reação, ΔHr (kJ)
CH₄ (g) + 2 O₂ (g) → CO₂ (g) + 2 H₂O (l) ∆H = -890kJ
CO₂ (g) + 2 H₂O (l) → CH₄ (g) + 2 O₂ (g) ∆H = +890kJ
Lei de Hess - Soma dos calores
A entalpia total da reação é a soma das entalpias de reação dos passos em que a reação pode ser dividida.
Espontaneidade das reações químicas
A mudança espontânea
É uma mudança natural que tende a ocorrer sem a necessidade de ser induzida por uma influência externa.
Voltando às leis...
 2ª lei :	
Em qualquer processo espontâneo, existe um aumento na entropia do universo
A entropia e a desordem
Em termodinâmica, a medida 
da desordem é a entropia.
A entropia de um sistema
 isolado aumenta no decorrer de
 uma mudança espontânea.
Esta é uma maneira de exprimir a Segunda Lei da Termodinâmica.
3ª lei:
A entropia de todos os cristais perfeitos são as mesmas no zero absoluto de temperatura.
O “cristal perfeito” do enunciado da Terceira Lei se refere a uma substância na qual todos os átomos estão em um arranjo perfeitamente ordenado.
A variação total de entropia
Se a variação total de entropia é positiva (um aumento), o processo é espontâneo. Se a variação total de entropia é negativa (uma diminuição), então o processo inverso é espontâneo. 
O equilíbrio
Quando um sistema está em equilíbrio, não tem tendência a mudar para direção alguma (direta ou inversa) e permanecerá nesse estado até que o sistema seja perturbado externamente.
Energia de Gibbs (G)
G = H – TS
Esta quantidade, que é comumente conhecida como energia livre, é definida somente em termos de funções de estado, portanto G é uma função de estado.
Quando a temperatura e a pressão são constantes: 
 ∆G = – T . ∆Stotal
FIM.