termodinamica part1

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Termodinâmica
Ana Letícia de Lima Rico
Orientador: Prof. Dr. Pedro Carlos de Oliveira
Escola de Engenharia de Lorena - EEL
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
TERMODINÂMICA?
O que é
ENERGIA
O estudo das transformações da
de uma forma para outra!
Por quê?
CONCEITOS
Definição de
SISTEMAS
Vizinhança
Sistema
Universo
Vizinhança
Sistema
Fronteira
Universo
SISTEMAS ?
Quais os tipos de
Sistema
ABERTO
Sistema
FECHADO
Sistema
ISOLADO
“Em Termodinâmica, o universo é formado por um sistema e sua vizinhança. Um sistema aberto poder trocar matéria e energia com a vizinhança. Um sistema fechado só pode trocar energia. Um sistema isolado não pode trocar nada!”
TRABALHO ?
O que é
TRABALHO
Movimento contra uma força oposta!
w
Trabalho = Força x Distância
w = F x d
 1J = 1N x m
1 kg.m2.s-2 = 1 kg.m.s-2 x m
 Importante: sinais!!!
ENERGIA ?
O que é
ENERGIA
Capacidade de um sistema executar trabalho!
U
Energia
 interna 
Energia total?
∆U
Todos os átomos, e-, não dá para medir!
20
∆U = Ufinal - Uinicial
TRABALHO ?
Quais os tipos de
TRABALHO
Expansão
Não-
Expansão
Trabalho de Expansão
Trabalho de Não-Expansão
∆V
Tipos de Trabalho
 Exercício 7.1
Aqui eu vou para o quadro! 
25
PROCESSO
Reversível
Irreversível ?
 Exercício 7.2
Qual a diferença entre
e
CALOR ?
O que é
CALOR
Energia em movimento devido à
DIFERENÇA de temperatura!
q
Um sistema ganha ou perde calor  T(ºC)
Para converter uma mudança de temperatura em energia, precisa saber a
CAPACIDADE CALORÍFICA
Medida do Calor
Usada para acompanhar a mudança da energia interna de um sistema!
 Importante: sinais!!!
 q 
∆T
calor fornecido
aumento de T (ºC)
C=
Capacidade calorífica específica
q =mcs∆T
q =ncm∆T
 Exercício 7.3
CALORÍMETRO ?
O que é um
CALORÍMETRO
 Exercício 7.4
Ninguém nunca construiu uma máquina perfeita!
1ª Lei da
Termodinâmica
A energia interna de um sistema isolado é constante!
∆U = q + w
1ª Lei da
Termodinâmica
 Teste 7.5
Função de ESTADO
1
2
3
h
Função de ESTADO
∆U é uma função de estado, calor e trabalho não são. 
Função de estado?
Porque calor e trabalho não são funções de estado?
Exemplos
Quando ∆U = zero?
 
 Exercício 7.5
Suponha que 1,00 mol de moléculas de um gás ideal, em 292 K e 3,00 atm, se expanda de 8,00 L a 20,00 L e atinja pressão final de 1,20 atm por dois caminhos diferentes.
O caminho A é uma expansão isotérmica reversível.
O caminho B tem duas partes. Na etapa 1, o gás esfria em volume constante até que a pressão atinja 1,20 atm. Na etapa 2, ele é aquecido e se expande contra uma pressão constante igual a 1,20 atm até que o volume atinja 20,00 L e T = 292 K.
Determine o trabalho realizado, o calor transferido e a troca de energia interna (w, q e ∆U) para os dois caminhos.
 
 Exercício 7.5
ENTALPIA
A função termodinâmica chamada ENTALPIA responde pelo fluxo de calor nas mudanças químicas que ocorrem à pressão constante quanto nenhuma forma de trabalho é realizada a não ser o trabalho PV.
A variação de entalpia é igual ao calor fornecido ao sistema em Pcte. Para um processo endotérmico ∆H>0 e para um processo exotérmico ∆H<0.
 Teste 7.7 A
Entalpia das mudanças físicas
∆Hvap = Hm(vapor) -Hm(líquido) 
∆Hfus = Hm(líquido) -Hm(sólido) 
∆Hfus = -∆Hsol 
Entalpia das mudanças físicas
∆Hsub = Hm(vapor) -Hm(sólido) 
∆Hsub = ∆Hfus +∆Hvap 
Entalpia de
Reação Química
Qualquer reação química é acompanhada por transferência de energia.
CH4(g) + 2 O2(g)  CO2(g) + 2 H2O(l)		∆H= -890 kJ
2CH4(g) + 4O2(g)  2CO2(g) + 4H2O(l)		∆H= -1780 kJ
CO2(g) + 2 H2O(l)  CH4(g) + 2 O2(g) 	 ∆H= +890 kJ
 Exercício 7.7
Entalpia Padrão
de Reação
Calor liberado ou absorvido depende dos estados físicos dos reagentes:
CH4(g) + 2 O2(g)  CO2(g) + 2 H2O(g)		∆H= -802 kJ
CH4(g) + 2 O2(g)  CO2(g) + 2 H2O(l)		∆H= -890 kJ
H2O	∆Ho vap= 44 kJ.mol-1
Estado Padrão
As entalpias padrão de reação indicam reações nas quais os reagentes e produtos estão em seus estados padrão, no estado puro em 1 bar(1 atm). Elas são registradas normalmente a T = 298,15 K (25 ºC).
A entalpia total da reação é a soma das entalpias de reação das etapas em que a reação pode ser dividida.
 Exemplo 7.9
Lei de Hess
Continua...