Termodinâmica.apresentação_Grupo6

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Universidade Federal do Rio de Janeiro
Instituto de Química
Rio, 05 de setembro de 2014
Professora: Fernanda Arruda
Termodinâmica
Termodinâmica
Termo significa calor, dinâmica signi-
fica movimento ou variação.
A termodinâmica estuda as trocas de 
calor analisando as transformações da 
energia que envolve um sistema.
Sistema
Sistema é o foco particular do universo 
que analisaremos sua interação com a 
vizinhança.
Três tipos de sistemas:
➢ Aberto : Troca matéria e 
energia.
Ex: pastilha efervescente 
num copo de água
➢ Fechado: Troca apenas 
energia.
Ex: bolsa de gelo
➢ Adiabático ou isolado: 
Não há troca de energia.
Exemplo: café quente na 
garrafa térmica 
Trabalho e Energia
Trabalho é o movimento contra uma força 
oposta envolvendo troca de energia. O traba-
lho necessário para mover um objeto até uma 
certa distância, contra uma força que se 
opõe, é calculada multiplicando-se a força 
pela distância:
w = F . d
Trabalho e Energia
Exemplos:
➢ Reação química em uma bateria realiza tra-
balho quando empurra uma corrente elétrica 
em um circuito.
➢ Misturas de gases quentes de um motor de au-
tomóvel realiza trabalho ao empurrar um 
pistão.
Trabalho e Energia
A capacidade de um sistema realizar traba-
lho _ seu conteúdo total de energia _ é cha-
mada de energia interna ( U ) .
Como não podemos medir a energia interna 
de um sistema como um todo (elétrons e com-
ponentes dos núcleos) medimos as variações 
de energia.
 U = U (f) – U (i)▲
 
Trabalho e Energia
➢ Se um sistema rea-
lizou trabalho, en-
tão sua energia in-
terna diminui.
➢ Se realizamos tra-
balho no sistema, 
aumentamos a 
energia interna 
dele.
Trabalho e Energia
➢ Exotérmica, W < 0 ➢ Endotérmica, W >0
Trabalho de Expansão
➢ Exemplo: Um gás que se expande em um 
cilindro dotado de um pistão empurra a 
atmosfera e, portanto realiza trabalho.
 
Trabalho de Expansão
O cálculo da pressão : P = f / A ,
então a força que se opõe à expansão é: f =P.A
Agora supondo um deslocamento do pistão 'd', o 
trabalho que o sistema realiza é :
w = d . f = d. P. A
Entretanto, o produto da área pelo deslocamen-
to é igual à variação do volume da amostra: 
d. A = V▲
Trabalho de Expansão
Quando um sistema se expande, ele perde ener-
gia como trabalho ou, em outras palavras, se 
V é positivo, w é negativo. Portanto,▲
w = - P. V▲
Onde P é a pressão externa.
Só é aplicável quando a pressão externa é cons-
tante durante a expansão.
Trabalho de Expansão
➢ Exemplo: Suponha que um gás sofre uma 
expansão de 500 ml (0,500 L) contra uma 
pressão de 1,20 atm. Qual foi o trabalho 
realizado na expansão?
Calor
➢ A energia interna de um sistema, isto é, 
sua capacidade de realizar trabalho, tam-
bém pode ser alterada pela troca de ener-
gia com a vizinhança na forma de calor. A 
energia flui em consequência de uma dife-
rença de temperatura.
Quando a energia interna de um sistema se 
altera por transferência de calor temos:
U = q▲
Calor
A energia é transferida na forma de calor é 
medida, como qualquer forma de energia, em 
joules, J.
O calor específico corresponde a quantidade 
de calor necessária para elevar de 1g de subs-
tância a 1ºC. Então,
1 cal = 4,184 J
A capacidade calorífica molar é o calor ne-
cessário para elevar a temperatura de 1 mol 
de substância de 1ºC.
Calor
O sinal de 'q ' indica se entrou ou saiu calor 
do sistema.
q Processo
Entra energia q > 0 Endotérmico
Sai energia q < 0 Exotérmico
Calor
Medimos a quantidade de calor como:
q = m.c. t▲
 
Calor específico: C(s) = C / m
Capacidade calorífica molar : C(m) = C/n
Tipos de propriedades
Intensivas
 Independe da massa.
 Temperatura
➢ Pressão
 Densidade
Extensivas
Depende da massa.
➢ Volume
➢ Energia
➢ Massa
Primeira Lei da Termodinâmi-
ca
A variação da energia interna de um siste-
ma é o resultado dos dois tipos de transfe-
rências. A única forma de mudar a energia 
interna de um sistema fechado é transferir 
energia para ele como calor ou como traba-
lho.
U = q + w▲
Primeira Lei da Termodinâmica
Quantidade Sinal algébrico Significado
q q > 0
q < 0
Sistema absorveu calor.
Sistema perdeu calor.
w W > 0
w < 0
Trabalho realizado no 
sistema.
Trabalho realizado pelo 
sistema.
▲U ▲U > 0
 U < 0▲
Energia aumenta
Energia diminui
Primeira Lei da Termodinâmi-
ca
Exemplo: Um motor de automóvel realiza 
520 kJ de trabalho e perde 220 kJ de energia 
como calor. Qual a variação de energia in-
terna do motor? Trate o motor, o combustí-
vel e os gases do escapamento como um sis-
tema fechado.
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