Termodinâmica

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Termodinâmica
Estuda as transformações de energia em um conjunto de partículas. É baseada em duas leis:
1° Lei da termodinâmica – As transferências de energia – calor e trabalho;
2° Lei da termodinâmica – Porque algumas reações ocorrem e outras não.
TERMOQUÍMICA = é o estudo do calor liberado ou absorvido por uma reação química.
CALOR = é a transferência de energia entre dois objetos como resultado de uma diferença de temperatura.
ENERGIA= é a capacidade de realizar trabalho ou transferir calor.
Energia cinética - Energia associada ao movimento;
Energia potencial - é a energia que um objeto possui em virtude de sua posição. A energia potencial pode ser convertida em energia cinética.
A Lei da Conservação da Energia diz que a energia total de um corpo isolado é constante.
Unidades: cal (caloria) e joule (J). 1 cal = 4,184 J
CALORIMETRIA 
Calor: É a energia transferida devido a uma diferença de temperatura.
Transformações em que as paredes do sistema não são isolantes térmicos – troca de calor com a vizinhança
Transformações em que o trabalho é zero – volume constante 
Calor específico (s): é a quantidade de calor requerida para elevar a temperatura de 1 g da substância em 1 °C. É característico para cada substância, para a água é igual a 4,184 J.g -1.°C-1.
 Capacidade calorífica (C): é a quantidade de calor requerida para elevar a temperatura de uma dada quantidade de substância, em 1 °C. C = m x s Extensiva - Depende da quantidade de massa (J(°C)-1g-1) 
 (J(°C-1)mol-1) Onde m=massa e M= massa molar
q = m x c x ΔT ; 
qsist = qágua + qbomba + qreação
O calor flui do objeto mais quente para o objeto mais frio (ou vizinhança). Isto ocorre pelo movimento molecular o que nos leva a dizer que o calor eleva o movimento térmico das moléculas nas vizinhanças.
ENERGIA E MUDANÇA DE ESTADO.
 Quando a matéria é transformada de um estado a outro também existe transferência de energia. 
- Durante a fusão de um sólido = calor de fusão. Para a água seu valor é de 333 J/g.
- Durante a evaporação de um líquido = calor de vaporização. Para a água seu valor é de 2260 J/g. Calor também está associado à mudanças de estado, as quais sempre ocorrem a temperatura constante.
Energia interna (U) - é a soma de todas as energias, cinética e potencial, de todos os átomos e moléculas em uma amostra. É uma medida da sua capacidade de realizar trabalho e fornecer calor.
Não é possível medir o valor absoluto 
É medida a variação da energia interna
Se o sistema realiza trabalho – Parte da sua energia interna foi consumida para realizar este trabalho, logo a sua energia interna vai ser diminuída.
Se a vizinhança realiza trabalho sob o sistema, a sua energia interna vai aumentar.
Em um sistema em que não há outra troca de calor: 
TRABALHO= é a transferência de energia que ocorre quando um objeto é movido contra uma força oposta. É uma outra maneira de variar a energia interna de um sistema. Por exemplo a expansão de um gás contra um pistão (trabalho de expansão)
Tipos de Reações
Processos endotérmicos: São aqueles em que ocorre a absorção de calor. (será sempre um valor positivo). 
Processos exotérmicos: São aqueles em que ocorre liberação de calor. Nesse caso, como se libera calor, a entalpia dos produtos é menor que a dos reagentes, por isso a variação de entalpia dos processos exotérmicos sempre será negativa.
1ª Lei da Termodinâmica: A energia de um sistema é variada pela quantidade de energia transferida como calor e pela quantidade de energia transferida por trabalho. A energia total do universo é constante.
Variação de entalpia (ΔH): calor transferido a um sistema à pressão constante, qp . ΔH = qp ; 
então ΔU = ΔH + W 
Em sistemas líquidos e sólidos a variação de volume é desprezível, de tal forma que para as reações realizadas em soluções: ΔU = ΔH 
Tanto a variação de energia interna como a variação de entalpia não dependem do caminho percorrido, mas apenas das condições iniciais ou finais → FUNÇÕES DE ESTADO.
 É uma propriedade cujo valor depende do estado atual do sistema e é independente da maneira pela qual o estado foi alcançado. Termodinâmica – Se o sistema passa de um estado para outro, a variação da função de estado não depende de como a mudança foi feita.
A energia interna é uma propriedade de estado, isto é, depende apenas do estado atual do sistema e independe de como o estado foi preparado. Calor e trabalho são maneiras equivalentes de variar a energia de um sistema. Não se pode conhecer a energia interna e/ou a entalpia de um sistema, apenas a sua variação. ΔU = Uf – Ui ou ΔH = Hf – Hi
Variação de Entalpia de Reação, Entalpia Padrão de Formação e a Lei de Hess 
A entalpia é uma propriedade extensiva (a ordem de grandeza do ΔH é diretamente proporcional à quantidade de amostra):
 CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O(l) ΔH = -890 kJ 2CH4 (g) + 4O2 (g) → 2CO2 (g) + 4H2O(g) ΔH = -1780 kJ 
Equação termoquímica: é uma combinação de uma equação química com a variação de entalpia para a reação como escrita. 
O calor liberado ou absorvido por uma reação depende do estado físico de reagentes e produtos e das condições (T e P). 
CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O(g) ΔH = -802 kJ CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O(l) ΔH = -890 kJ Variações de entalpia dependem das condições ambientais. Os valores são tabelados para reagentes e produtos em seu estado padrão (ΔH°). T = 25 °C; P = 1,0 atm ; concentrações 1,00 mol/L
Entalpia padrão de formação (ΔH° f) de uma substância é a variação de entalpia da reação para a formação da substância a partir de seus elementos na sua forma mais estável. É expressa em kJ/mol de substância. 
H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l) ΔHo f = -285,8 kJ/mol C(graf,s) + 2H2(g) → CH4(g) ΔHo f = -74,8 kJ/mol 2 C(graf,s) + 3 H2(g) + ½ O2(g) → C2H5OH (l) ΔHo f = -277,7 kJ/mol 
A entalpia padrão de formação dos elementos, no seu estado padrão, é zero. 
Lei de Hess: se uma reação é a soma de duas ou mais reações, então o ΔH para a reação global deve ser a soma dos valores de ΔH das reações constituintes. ΔH° reação = ΣnΔH° f (prod) – ΣnΔH° f (reag) Onde n é o coeficiente estequiométrico.
Quase todos os valores de ΔH° f são negativos, porém valores positivos também são possíveis, como é o caso do benzeno, diamante, etileno, etc.