AULA_13_QAM100_TERMOQUIMICA

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QAM100
AULA 13 – TERMOQUÍMICA
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 ENERGIA É A CAPACIDADE DE REALIZAR TRABALHO:
 A energia radiante proveniente do sol e da terra é fonte primária de energia.
 A energia térmica é a energia associada ao movimento aleatório de átomos e moléculas.
 A energia química é a energia armazenada nas ligações de substâncias químicas.
 A energia nuclear é a energia armazenada dentro da coleção de prótons e nêutrons no átomo.
 Energia potencial é a energia disponível
 em virtude da posição de um objeto.
 Energia cinética é a energia do movimento.
ENERGIA
A NATUREZA DA ENERGIA
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 Calor é a transferência de energia térmica entre dois corpos que estão em diferentes temperaturas.
 Temperatura é uma medida da energia térmica.
 Em físico-química, o universo se divide em duas partes: O sistema e as vizinhanças do sistema.
Sistema termodinâmico:
Certa massa delimitada por uma fronteira.
Exemplos: vaso de uma reação, motor, célula eletroquímica.
Vizinhança do sistema:
O que fica fora da fronteira.
Termoquímica é o estudo da troca de calor em reações químicas.
A NATUREZA DA ENERGIA
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Sistema aberto pode trocar matéria e energia com as suas vizinhanças.
Sistema fechado pode trocar energia com as vizinhanças, mas não, matéria.
Um sistema isolado não troca nem energia nem matéria com as vizinhanças.
 O tipo de sistema depende das características da fronteira:
A NATUREZA DA ENERGIA
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Processos endotérmicos e exotérmicos:
Endotérmico: absorve calor da vizinhança.
Exotérmico: transfere calor para a vizinhança.
Uma reação endotérmica mostra-se fria.
Uma reação exotérmica mostra-se quente.
Energia:
Energia é a capacidade de realizar trabalho ou de transferir calor.
Energia interna: é a soma de toda a energia cinética e potencial de um sistema.
Não se pode medir a energia interna absoluta.
A NATUREZA DA ENERGIA
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TERMODINÂMICA
 Funções do Estado: são as propriedades que são determinadas pelo estado do sistema, independentemente da forma como esta condição foi alcançado.
Energia, Pressão, Volume e Temperatura
Apesar de tomarem caminhos diferentes, a Energia Potencial do alpinista 1 e igual a do alpinista 2.
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TERMODINÂMICA
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TERMODINÂMICA
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Primeira lei da termodinâmica: energia pode ser convertida em uma forma para outra, mas não pode ser criada ou destruída.
 A energia (sistema + vizinhança) é constante.
 Toda energia transferida de um sistema deve ser transferida para as vizinhanças (e vice-versa).
 A partir da primeira lei da termodinâmica:
quando um sistema sofre qualquer mudança física ou química, a variação obtida em sua energia interna, E, é dada pelo calor adicionado ou liberado pelo sistema, q, mais o trabalho realizado pelo ou no sistema:
TERMODINÂMICA
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TERMODINÂMICA
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ENTALPIA
Entalpia (H): é o calor transferido entre o sistema e a vizinhança realizado sob pressão constante.
 Entalpia é uma função de estado:
 Quando H é positivo, o sistema ganha calor da vizinhança.
 Quando H é negativo, o sistema libera calor para a vizinhança.
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H = 6,01 kJ
H é negativo ou positivo?
Sistema absorve calor
Endotérmico
H > 0
6,01 kJ são absorvidos para cada 1 mol de gelo que é derretido a 00C e 1 atm.
ENTALPIAS DE REAÇÃO
Calor absorvido
pelo sistema a
partir das vizinhanças
 Entalpia 
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H = -890,4 kJ
O sistema emite calor
Exotérmico
H < 0
890,4 kJ são liberados para cada 1 mol de metano que é queimado a 250C e 1 atm.
H é negativo ou positivo?
 Entalpia 
Calor é emitido
do sistema para as 
vizinhanças 
ENTALPIAS DE REAÇÃO
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CALORIMETRIA
Capacidade calorífica e calor específico:
Calorimetria: a medição do fluxo de calor.
Calorímetro: o instrumento que mede o fluxo de calor.
Capacidade calorífica: a quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura de um objeto (em um grau).
Capacidade calorífica molar: a capacidade calorífica de 1 mol de uma substância.
Calor específico: a capacidade calorífica específica = a capacidade de calor de 1 g de uma substância.
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A reação é realizada a uma pressão constante da atmosfera.
Utilize uma bomba calorimétrica.
Normalmente estuda a combustão.
qsis = qágua + qbomba + qrxn
qsis = 0
qrxn = - (qágua + qbomba)
qágua = ms t
qbomba = Cbomba t
Reação a volume constante:
H ~ qrxn
CALORIMETRIA
Nenhum calor entra ou sai
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CALORIMETRIA
Calorimetria a pressão constante:
qsis = qágua + qcal + qrxn
qsis = 0
qrxn = - (qágua + qcal)
qágua= mst
qcal = Ccal t
Reaction at Constant P
H = qrxn
Nenhum calor entra ou sai
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LEI DE HESS
A lei de Hess: se uma reação é executada em uma série de etapas, o H para a reação será igual à soma das variações de entalpia para as etapas individuais
Por exemplo:
 CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)	 H = -802 kJ
 2H2O(g) → 2H2O(l)		 	 H = -88 kJ
 CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l )	 H = -890 kJ
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LEI DE HESS
Observe que: 
H1 = H2 + H3
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 Se 1 mol de composto é formado a partir de seus elementos constituintes, a variação de entalpia para a reação é denominada entalpia de formação, H of .
 Condições padrão (estado padrão): 1 atm e 25 oC (298 K). 
 A entalpia padrão, H o, é a entalpia medida quando tudo está em seu estado padrão.
 Entalpia padrão de formação: 1 mol de composto é formado a partir de substâncias em seus estados padrão.
 Se existe mais de um estado para uma substância sob condições padrão, o estado mais estável é utilizado.
 A entalpia padrão de formação da forma mais estável de um elemento é zero.
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Calcule a energia de formação padrão do CS2(l ) dado que:
S (ortorrômbico) + O2 (g) SO2 (g) H0 = -296,1 kJ
C(grafite) + 2S(ortorrômbico) CS2 (l )
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Benzeno (C6H6) queima no ar para produzir dióxido de carbono e água líquida. Quanto calor é liberado por mol de benzeno queimado? A entalpia padrão de formação do benzeno é 49,04 kJ / mol. 
=
 n H0 (produtos)
f
S 
-
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