6 aula de Termodinamica

Prévia do material em texto

Termodinâmica: Conceito, trabalho, calor, energia interna e 1° lei da termodinâmica. 
Dr. Luciana Santos de Oliveira
Química Geral
2018
1
Conceito Fundamentais da Termodinâmica 
2
 Qual a importância da termodinâmica?
 E a ciência que estuda as transformações de energia de um sistema através da transferência de calor e/ou trabalho entre o sistema e sua vizinhança.
Conceito Fundamentais da Termodinâmica 
3
 Termoquímica
E a parte da termodinâmica que estuda essas transformações de energia relacionadas as reações químicas
4
Conceito Fundamentais da Termodinâmica 
Aberto
Fechado
Isolado
Alguns processos podem existir devido a estes princípios básicos: 
1- Adiabático, ocorre em sistemas isolados onde não há troca nem de calor nem de massa;
2- Isotérmico quando há o contato térmico entre o sistema e a vizinhança o calor pode fluir entre eles e é possível manter a temperatura (mudança de fases de substancias liquidas) a temperatura é constante enquanto ocorre a transformação. 
5
Conceito Fundamentais da Termodinâmica 
Trabalho (w)
6
w > 0: foi realizado trabalho sobre o sistema 
w < 0: o sistema realizou trabalho
Ação proporcionada pelo movimento contra uma força 
ΔU = W
A energia transferida a um sistema pelo trabalho realizado
W=Força x deslocamento 
W= J= kg.m2.s-2
Termoquímica
7
Vamos trabalhar com parâmetros como:
Trabalho [W] Unidade do SI:
Calor [q]
 Energia interna [ΔU] 
Transferência de energia pela diferença de temperatura
Calor (q)
8
q < 0: o sistema liberou energia na forma de calor
q > 0: o sistema absorveu energia na forma de calor 
Quando a energia é transferida apenas na forma de calor 
Calor (q)
9
ΔU = q
Energia interna (U)
10
Todo sistema possui determinado conteúdo energético que engloba as energias internas e externas.
1- Energia interna: Engloba fatores como atração intermoleculares, a transferência de calor a partir da agitação das partículas.
2- A energia Externa: Esta relacionada ao movimento do sistema através do espaço. 
ASSIM:
Energia interna (U)
11
A capacidade total de um sistema realizar trabalho é chamada energia interna.
A energia interna é armazenada como energia cinética e potencial.
 Um gás comprimido possui maior energia interna que um gás expandido.
1º lei da termodinâmica
12
A energia interna de um sistema não isolado é:
 A energia interna de um sistema isolado é constante
ΔU = q + w
 Quando o volume é constante ΔU = q
12
Tipos de trabalho
13
Não-expansão: quando não envolve nem expansão nem contração de um sistema. (Ex.: trabalho elétrico, processo isocórico ).
Expansão: quando há uma variação de volume do sistema por expansão ou compressão de um gás.
W=0
 Pext=f/A
W=-dxPextxA
W= -PextxdxA
W= f x d
F é o produto da pressão externa pela área do pistão 
ΔV=dxA
W=-Pextx ΔV
Função de estado
14
Para discutir as transformações que ocorrem em um sistema, é necessário definir precisamente propriedades antes e depois da transformação. 
Alguns condições particulares como pressão (P), temperatura (T), número de mols (n), volume (V), ... Quando se especificam essas variáveis, todas as propriedades do sistema estão definidas.
São chamadas funções de estado ou variáveis de estado qualquer grandeza física de um sistema que não dependa da história da amostra.
Função de estado
15
Exemplo de Função de estado
Levar o sistema do caminho 1 para o caminho 2
H2O a 25 ºC
Função de estado
16
Exemplo de Função de estado
Levar o sistema do caminho 1 para o caminho 2
H2O a 25 ºC
Função de estado
17
Caminho azul
p diminui, 
V aumenta
W =área sob o gráfico
W ˂ 0 (expansão do gás)
Função de estado
18
Caminho vermelho
Trajetória 1A (p=cte)
V aumenta,
T aumenta
W ˂ 0 (expansão do gás)
q > 0 (gás recebeu calor)
Trajetória A2 (V=cte)
p diminui,
T diminui
W = 0
Wtotal ˂ 0
Função de estado
19
Caminho vede
Trajetória 1B (V=cte)
p diminui,
T diminui
W = 0 (expansão do gás)
q < 0 (gás perdeu calor)
Trajetória B2 (p=cte)
V aumentou,
T aumentou
W ˂ 0 (expansão de gás)
q > 0 (gás recebeu calor)
Wtotal ˂ 0
Função de estado
20
Caminho vede, vermelho ou azul
Wtotal ˂ 0
Trabalho
21
Nas próximas aulas...
Reações endo e exotérmicas
Entalpia 
Lei de Hess
2º Lei da termodinâmica
22