Capítulo 3 Aplicações das Leis sr

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18/04/2016 Capítulo 3 
Aplicações das Leis 
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Termodinâmica 
Aplicações das Leis 
PARANÁ
Eu disse para não dar 
aquele joguinho de química 
para ele . 
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3.1 Aplicação do Primeiro Princípio da Termodinâmica 
 Consideremos o sistema abaixo sofrendo uma reação química, aumentando 
ou diminuido a temperatura: 
Co25
Co25
Co35
Co25
Co15
Co25
Exotérmica 
Q
Q
Q
resfria 
aquece 
Massa de água O calor escoa 
a partir das 
para as 
vizinhanças nas vizinhanças 
Endotérmica 
Q
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3.1.1 Calor de Reação 
 O Calor de uma reação é o calor extraído das vizinhanças numa 
transformação dos reagentes a T e p, para os produtos com os mesmos T e p. 
 No laboratório, a maioria das reações químicas são conduzidas sob pressão 
constante. Portanto, o calor extraído das vizinhanças é igual à variação de entalpia 
do sistema. 
)(3)(2)(3)( 2232 lOHsFegHsOFe 
)(3)(2)(3)( 2232 lOHsFegHsOFe 
)(3)(2 2 lOHsFe 
pT , pT ,'
pT ,
Adiabática 
Diatérmico 
Global 
pQH  1
0pQ
pQH  2
0pQ
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Calor de Reação 
         gHHsOFeHlOHHsFeHH ,3,,3,2 2322 
   sOFeHlOHHH ff ,,3 322 
 Isso significa que a variação na entalpia da reação depende somente dos 
calores de formação dos compostos na reação. 
 A entalpia de formação de um composto, a 1 atm de pressão, é a entalpia 
padrão de formação, cujo valor é tabelado a 25oC . 
o
fH
Entalpia padrão de formação = 
oH
Simplificado 
)(3)(2)(3)( 2232 lOHsFegHsOFe 
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3.1.2 Valores Convencionais das Entalpias Molares 
 pTHH ,  atmTHH o 1,
Entalpia molar padrão 
 A entalpia de todos os elementos no seu estado de agregação mais estável 
a 1 atm de pressão e 298,15 K atribui-se o valor zero. 
015,298 
o
H
  0,215,298 gOH
o
  0,15,298 rômbicoSH
o
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Valores Convencionais das Entalpias Molares 
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3.1.3 Valores das Entalpias Molares Padrão em outra Temperatura 
 O valor da entalpia padrão em qualquer outra temperatura pode ser 
calculado a partir da equação abaixo. 
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3.1.4 Determinação dos Calores de Formação 
molkJHlOHgOgH of /83,285)()(21)( 222 
molkJHgCOgOgrafitaC of /51,393)()()( 22 
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Determinação dos Calores de Formação 
)()(2)( 42 gCHgHgrafitaC 
 A maioria das reações de formação são inadequadas para medidas 
calorimétricas. 
 a reação é lenta; 
 o produto não é metano puro, sendo difícil analisar os resultados. 
 O calor de formação de um composto pode ser calculado a partir da medida 
do calor de combustão... 
mol/kJ36,890H)l(OH2)g(CO)g(O2)g(CH ocomb2224  
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Determinação dos Calores de Formação 
)],(2),([),(2),( 2422 gOHgCHHlOHHgCOHH
ooooo
comb 
o
comb
ooo
HlOHHgCOHgCHH  ),(2),(),( 224
Conhecidas 
molkJgCHH
o
)]36,890()83,285(251,393[),( 4 
molkJgCHH
o
81,74),( 4 
mol/kJ36,890H)l(OH2)g(CO)g(O2)g(CH ocomb2224  
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3.2 Lei de Hess 
molkJHsNaClgClsNa /15,411)()(21)( 2 
molkJHsNaClgClsNa /15,411)()(21)( 2 
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Lei de Hess 
 A mudança de estado de um sistema produzida por uma dada reação 
química é bem definida. A correspondente variação de entalpia é também definida, 
pois a entalpia é função de estado. 
 A reação química global é obtida adicionando-se todas as reações na 
sequência; a variação total de entalpia é obtida adicionando-se todas as variações de 
entalpia na sequência. 
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3.3 Calores de Solução e Diluição 
 Calor de solução é a variação de entalpia associada a adição de uma dada 
quantidade de soluto a uma dada quantidade de solvente a temperatura e pressão 
constantes. Calor de diluição é a variação de entalpia na diluição. 
?.  sHnAqXnAqX
molkJHAqHClAqgHCl 01,6910.10)( 1 
molkJHAqHClAqgHCl 03,7225.25)( 2 
molkJHAqHClAqgHCl 79,7240.40)( 3 
molkJHAqHClAqgHCl 96,73200.200)( 4 
molkJ85,74HAq.HClAq)g(HCl 5  
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3.4 Mudança de Estado Adiabática 
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Mudança de Estado Adiabábica 
 Uma mudança de estado é adiabática se não há o escoamento de calor. 
0Qd WddU  WU 
 Significa dizer que o trabalho é produzido à custas de uma diminuição da 
energia do sistema, que é evidenciada por uma diminuição de temperatura do 
sistema. Assim, trabalho produzido num sistema adiabático, a temperatura do 
sistema diminui. 
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3.5 Calores de Reação a Volume Constante 
 Uma transformação a volume constante, no caso da existência de 
reagentes ou produtos gasosos, o calor de reação medido é igual ao aumento de 
energia. Uma bomba selada é necessária devido aos gases. 
UQv  )',,(),,( pVTPpVTR 
VpUH finalfinal '
pVUH inicialinicial 
VppUH )'( 
V
RTn
p R
V
RTn
p P'
nRTUH 
nRTQQ vp 
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3.6 Entalpias de Ligação 
 É uma quantidade usada para obter a atomização de uma molécula 
diatômica gasosa. 
molkJHgOgO o 34,498)(2)( 2982 
molkJHgOgHgOH o 98,926)()(2)( 2982 
molkJ49,463molkJ49,463
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Entalpias de Ligação 
molkJHgOgHgOH o 6,1070)(2)(2)( 29822 
molkJ49,463
molkJ49,463
molkJ6,143
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3.7 Energias de Ligação 
 Se todas as espécies se comportam como gases ideais, a energia de 
ligação pode ser calculada. 
nRTUH  nRTHU 
molkJHgOgO o 34,498)(2)( 2982 
molkJU /86,495
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3.8 Variações de Entropia nas Reações Químicas 
 A variação de entropia de uma reação é calculada da mesma forma 
que é a variação de entalpia, mas sem atribuir 0 para a entropia padrão dos 
elementos. 
)(3)(2)(3)( 2232 lOHsFegHsOFe 
o
inicial
o
final
o SSS )()( 
),(3),(),(3),(2 2322 gHSsOFeSlOHSsFeSS
ooooo 
Fe(s) = 27,28 J/K.mol; 
H2O(l) = 109,6 J/K.mol; 
Fe2O3(s) = 87,40 J/K.mol; 
H2(g) = 130,684 J/K.mol 
 oS
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3.9 Cálculo da entropia em outra temperatura 
 Calcule a entropia molar de uma amostra de argônio a 250 K, dado que 
ela é 154,84 J K-1mol-1 a 298K. Considere o volume constante. 
KT f 250
11
15,298 84,154
 molKJS K
11
250 ?
 molKJS K
KTi 15,298