001 INTRODUÇÃO FISICO QUIMICA

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22/02/2013 
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Introdução a 
Termodinâmica 
 
Físico-Química 
Prof: Daniel Padilha Setti 
• Sistema, estados e energias 
• Os sistemas 
• A energia e o trabalho 
• A origem molecular da energia interna 
• O calor 
• A primeira lei 
• As funções de estado 
• O trabalho de expansão 
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• A termodinâmica estudo as variações de energia que 
acompanha os processos físicos e químicos. 
• As reações químicas sempre acontecem de uma 
liberação (exotérmica) ou absorção (endotérmica) de 
energia. 
• Em um sistema é possível receber ou liberar energia 
através de calor e trabalho mecânico. 
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Introdução a Termodinâmica 
• Se a energia dos produtos é menor que a 
energia dos reagentes, então a energia é 
liberada (exotérmica). 
 
• Se a energia dos produtos é maior que a 
energia dos reagentes, o sistema absorve 
energia da vizinhança (endotérmica). 
 
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Exemplos: 
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+ calor C(s) + O2(g) CO2(g) 
H2O (l) H2O (s) 
C(s) + H2(g) C2H4(g) 
HCl(g) HCl(aq) 
+ calor 
- calor 
- calor 
exotérmica 
exotérmica 
endotérmica 
endotérmica 
Conceitos básicos 
• Sistema: é uma porção do universo sendo o objetivo do 
estudo e é separada do restante (meio externo) mediante 
fronteiras reais ou fictícias. 
 
• As fronteiras que delimitam o sistema podem ser classificadas 
quanto à possibilidade de passagem de calor ou quanto à 
mobilidade 
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1. As fronteiras classificam-se em: 
 Diatérmicas 
Que permitem a passagem de calor. 
 Adiabáticas 
Que não permitem a passagem de calor. 
 
2. Podemos classificá-las em: 
 Fronteiras fixas, imaginárias ou rígidas 
 Fronteiras móveis 
De acordo com essas fronteiras, os sistemas podem ser classificados 
em: aberto, fechado e isolado. 
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Ambiente ou vizinhança 
É a parte do universo que esta próxima, em torno do sistema. 
A superfície que separa o sistema da vizinhança é chamado 
de parede ou fronteiras. 
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Estado de um sistema 
É a situação em que o sistema se encontra. É a descrição do sistema. 
• Estado de equilíbrio: quando se observa o sistema e não se nota 
nenhuma alteração no mesmo, durante um certo tempo. 
• Funções ou variáveis de estado: são as grandezas utilizadas para 
descrever um sistema em equilíbrio. P, V, T, m, n. 
• Funções ou variáveis de processo: são as grandezas utilizadas 
para descrever as alterações de um sistema durante um processo. 
Q, w. 
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Propriedades intensivas e extensivas 
 Propriedades intensivas: não depende da extensão 
do sistema, massa ou volume do sistema. Ex: 
pressão, temperatura e densidade. 
 
 Propriedades extensivas: depende da extensão do 
sistema, quantidade da matéria. Ex: volume, massa, 
nº de móis. 
 
Algumas propriedades intensivas são derivadas de 
propriedades extensivas. Ex: densidade(m/v) 
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A lei zero da termodinâmica 
• A energia transferida de um sistema para o outro devido a 
diferença de temperatura é chamado de calor. 
• A lei zero se dois sistemas estão em equilíbrio térmico entre si 
e um terceiro sistema esta em equilíbrio com um dos dois, 
então ele estará em equilíbrio com o outro também. 
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A primeira lei da termodinâmica 
• Calor 
– Quantidade de calor absorvido ou liberado pelo sistema, com 
símbolo (q) 
• Absorção de calor (+q) endotérmico 
• Liberação de calor (- q) exotérmico 
– Calor é uma forma de energia, sendo expresso em joules (J), 
grandes quantidades de calor (kJ) 
– O calor flui espontaneamente de um sistema mais quente para 
um mais frio 
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A primeira lei da termodinâmica 
• Trabalho 
– Trabalho mecânico, símbolo (w) 
• Sistema realiza trabalho (-w) expansão 
• Vizinhança realiza trabalho (+w) compressão 
– Quando não há calor transferido entre o sistema e suas 
vizinhanças, o trabalho feito sobre o sistema é igual o 
aumento de energia. 
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A primeira lei da termodinâmica 
• Energia 
• A energia é representada pelo símbolo U e E. 
• A letra maiúscula grega Δ (delta) 
ΔE=Efinal-Einicial 
• A (E) pode ser aumentada adicionando (q>0) ou realizando (w>0) sobre o 
sistema. A (E) do sistema pode ser diminuída retirado (q<0) ou o sistema 
realizando (w<0) sobre a vizinhança. 
• Se nenhum (w) é realizado, e há um aumento de E 
 ΔE=q (não há trabalho realizado) 
• Se (w) é realizado, mas não há calor absorvido ou liberado 
 ΔE=w (não há calor transferido) 14 
• Trabalho é a transferência de energia para um 
sistema por um processo que é equivalente ao 
aumento ou ao abaixamento de um peso. A 
energia interna de um sistema pode ser 
mudada pela realização de trabalho 
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O trabalho de expansão 
• Um sistema pode realizar duas espécies de 
trabalho 
– Trabalho de expansão – variação de volume contra 
uma pressão externa 
– Trabalho de não expansão – trabalho que não envolve 
a variação do volume 
• Uma reação química pode realizar trabalho causando um 
fluxo de corrente elétrica. 
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