Introdução a Termodinâmica 1 aula 08 02 JaquelineDSenra

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Aspectos Termodinâmicos das 
Transformações Químicas
ABERTO
Massa e energiaTroca de:
FECHADO
energia
ISOLADO
-
SISTEMA
VIZINHANÇA
Processos exotérmicos
Processos endotérmicos
2H2 (g) + O2 (g) 2H2O(l) + energia
H2O(g) H2O(l) + energia
energia + 2HgO(s) 2Hg (l) + O2(g)
energia + H2O(s) H2O(l)
Exotérmico Endotérmico
Função de Estado
• Um sistema é caracterizado por mudanças em suas funções
de estado (DX);
• As funções de estado dependem das quantidades envolvidas:
ΔXr = Σ(nΔXfinal)- Σ(nΔXinicial) 
onde n = número de mols de uma substância na reação;
Ep de 1 e 2 é a mesma 
independentemente do 
caminho que foi seguido.
DE = Efinal - Einicial DP = Pfinal - Pinicial
DV = Vfinal - Vinicial DT = Tfinal - Tinicial
Princípio da conservação da energia.
DEsistema + DEvizinhança = 0
ou
DEsistema = - DEvizinhança
C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O
Reação exotérmica!
Energia química perdida por combustão = Energia ganha pela vizinhança.
sistema vizinhança
Primeira Lei da Termodinâmica
Sistema isolado: 
a energia interna é constante!
Ef - Ei = 0 
ΔE = ΔEsis + ΔEviz = 0
Não é possível medir a energia interna, somente as mudanças na energia. O 
estudo do sistema é o que desejamos realizar:
Energia pode ser transferida como calor ou trabalho, mas nunca criada ou 
destruída!
Outra forma de expressar: ΔEsis = w + q
Primeira Lei da Termodinâmica
q = calor trocado entre o sistema e a vizinhança.
w = trabalho feito pelo (ou realizado sobre o) sistema.
Convenções quanto aos sinais de w (trabalho) e q (calor)
Trabalho realizado pelo sistema sobre a vizinhança.
Trabalho realizado no sistema pela vizinhança.
Calor absorvido pelo sistema a partir da vizinhança.
Calor absorvido pela vizinhança a partir do sistema.
Processo Sinal
EXEMPLOS
O trabalho efetuado para comprimir um gás é de 74J. 
Em conseqüência, 26J de calor são liberados para a vizinhança. 
Qual a variação de energia do gás? 
Considere as seguintes transformações:
(a) Hg (l) Hg (g)
(b) 3 O2 (g)  2 O3 (g)
(c) CuSO4. 5 H2O  CuSO4 (s) + 5 H2O (g)
(d) H2 (g) + F2 (g)  2HF (g)
Em qual das reações (P cte), o trabalho é realizado 
pelo sistema sobre a vizinhança? E pela vizinhança 
sobre o sistema? Em qual não há realização de 
trabalho?
w = trabalho mecânico (de interesse)
1º caso: Reação química a pressão constante
2º caso: Reação química a volume constante
Como a 1ª Lei pode ser aplicada em processos que ocorrem 
em diferentes condições?
Trabalho realizado a pressão constante
w = Fd
w = PV
= x d3 = wF 
d2
DV > 0 wsis < 0
inicial final
Se um gás se expande contra Pext cte:
PRESSÃO VOLUME
w = - PDV
DE = q + w = qP – PDV
DE = DH - PDV
• Em reações químicas, w é associado à expansão/contração
do sistema devido a mudanças no número de mols.
O acionamento de um airbag é um exemplo:
1 C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(g)
6 mols de gás → 7 mols de gás
• Como PV= nRT PΔV= ΔnRT
• Desse modo, w= - ΔnRT
Trabalho realizado a pressão constante
Entalpia (H) e Energia Interna (E)
• Entalpia é o calor transferido a Pressão constante,
desse modo, ΔH = qp
• ΔE = q + w
– Se não ocorre mudança no número de mols do gás, 
ΔE = qp
– Se a reação ocorre com volume fixo
ΔE = qv
– Se o número de mols do gás muda,
ΔE = qp – ΔnRT= ΔH – ΔnRT
• Geralmente, ΔH é próximo em valor ao ΔE.
Entalpia (H) é usada para quantificar o fluxo de calor que entra ou sai do sistema a 
pressão constante.
DH = H (produtos) – H (reagentes)
DH = calor removido ou absorvido durante uma reação a pressão constante.
Hprodutos < Hreagentes
DH < 0
Hprodutos > Hreagentes
DH > 0
Exemplo
Qual a variação da energia interna se 2 mol de CO são 
convertidos em 2 mol de CO2, a 1 atm e 25C?
2 CO(g) + O2(g)  2 CO2(g) DH = -566,0 kJ/mol
Exemplos
Calcule ΔH° para as seguintes reações: 
• H2O(l) + CO2(g) → H2CO3(aq)
−285.9 −393.5 -698.7 ΔHf0298K
• NH3(g) + HCl(g) → NH4Cl(s)
−46.19 −92.30 −315.4 ΔHf0298K -176.9 kJ
-19.3 kJ
Equações Termoquímicas
H2O (s) H2O (l) DH = 6.01 kJ/mol
DH positivo ou negativo?
Sistema absorve calor!
Endotérmico
DH > 0
6.01 kJ são absorvidos para cada 1 mol de gelo que funde a 00C e 1 atm.
CH4 (g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2H2O (l) DH = -890.4 kJ/mol
Sistema libera calor!
Exotérmico
DH < 0
890.4 kJ são liberados para cada 1 mol de metano que é queimado a 250C e 1 atm.
DH positivo ou negativo?
Equações Termoquímicas
H2O (s) H2O (l) DH = 6.01 kJ
• Os coeficientes estequiométricos sempre se referem ao no de mols da 
substância:
• Se a equação é revertida, o sinal de DH muda:
H2O (l) H2O (s) DH = -6.01 kJ
• Se a equação é multiplicada por um fator n, então DH deve ser modificado
pelo mesmo fator n:
2H2O (s) 2H2O (l) DH = 2 x 6.01 = 12.0 kJ
Equações Termoquímicas
• O estado físico de todos os reagentes e produtos deve ser especificado.