11 Efeitos térmicos

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Profª MSc. Djolse Nascimento Dantas 
Efeitos Térmicos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Quando o calor entra ou sai de um sistema, algumas 
observações e/ou transformações podem ser verificadas, tais 
como: 
 
 Mudança de fase; 
 Reações químicas; 
 Mudança na composição do sistema; 
 Mudança de temperatura. 
 
 Para um sistema onde não se observa mudança de fases, 
reações químicas e alterações na sua composição, todo o 
calor liberado ou absorvido por ele provocará uma mudança 
em sua temperatura. 
EFEITOS TÉRMICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 MUDANÇAS DE FASE PARA SUBSTÂNCIAS PURAS 
 Vaporização/liquefação - equilíbrio líquido/vapor (Saturação) 
 Fusão/Solidificação 
 
 Condições (no equilíbrio): 
 Pressão constante 
 Temperatura constante 
 
 CALOR LATENTE (∆𝑯) ∆Ht= m.∆H 
Energia de transição necessária para a mudança de fase 
(intensiva). 
É chamado dessa forma porque não provoca mudança de 
temperatura. 
EFEITOS TÉRMICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A equação termodinâmica exata para o calor de latente de 
vaporização é dada por: 
∆𝐻 = 𝑇∆𝑉
𝑑𝑃𝑠𝑎𝑡
𝑑𝑇
 (4.14) 
Para uma espécie pura a temperatura T. 
∆𝐻 = Calor latente de vaporização/condensação; 
∆𝑉 = Variação de volume vinculada à mudança de fase; 
𝑃𝑠𝑎𝑡 = Pressão de saturação. 
 
EXEMPLO - Equação de Antoine 
∆𝑉 = 𝑉𝑔𝑖 − 𝑉𝑙 ≈ 𝑉𝑔𝑖 =
𝑅𝑇
𝑃
 
𝑙𝑛𝑃𝑠𝑎𝑡 = 𝐴 −
𝐵
𝑇(°C) + 𝐶
 
CALOR LATENTE PARA SUBSTÂNCIAS PURAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 MUDANÇAS DE FASE PARA SUBSTÂNCIAS PURAS 
 
 CÁLCULO DE ∆𝐇n 
 
∆H𝑛= 1,092R𝑇𝑛
lnPc(𝑏𝑎𝑟) − 1,013
0,930 − T𝑟𝑛
 
 
 VARIAÇÃO DO CALOR DE VAPORIZAÇÃO COM A TEMPERATURA 
∆H2
∆H1
=
1 − Tr2
1 − Tr1
0,38
 
 
∆𝐻2= 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑖𝑧𝑎çã𝑜 𝑎 𝑇2 
∆𝐻1 = 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑖𝑧𝑎çã𝑜 𝑎 𝑇1 
 
Calor Latente para Substâncias Puras 
EQUAÇÃO DE 
RIEDEL 
EQUAÇÃO DE 
WATSON 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 EXEMPLO (Equação de Watson) 
 1) Sabendo que o calor latente de vaporização da água a 100°C é 
2257 kJ/kg, estime o calor latente a 300°C. (Resp: 1371,343 
kJ/kg) 
Calor Latente para Substâncias Puras 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Calor Padrão de Reação 
Calor de formação ∆𝑯𝒇
°  Energia liberada/absorvida durante a formação 
de um mol do composto. A reação de formação de um composto gera somente um 
composto ao lado direito da equação, em seu estado mais estável. 
1
2
𝑁2 +
3
2
𝐻2 → 𝑁𝐻3 ∆𝐻°298 = −46.110𝐽 
𝑁2 + 3𝐻2 → 2𝑁𝐻3 ∆𝐻°298 = −92.220𝐽 
 
OBSERVAÇÃO: Elementos químicos possuem calor de formação ( ∆𝐻𝑓
°
 ) igual a zero !! 
a) 𝐶𝑂2(𝑔) + 𝐻2(𝑔) → 𝐶𝑂(𝑔) +𝐻2𝑂(𝑔) 
 
𝐶𝑂2: 𝐶(𝑠) + 𝑂2(𝑔) → 𝐶𝑂2(𝑔) ∆𝐻°𝑓298 = −393.509𝐽 
𝐻2: 𝐶𝑜𝑚𝑜 𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑔ê𝑛𝑖𝑜 é 𝑢𝑚 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑙𝑖𝑣𝑟𝑒 ∆𝐻°𝑓298 = 0 
𝐶𝑂: 𝐶(𝑠) +
1
2
𝑂2(𝑔) → 𝐶𝑂(𝑔) ∆𝐻°𝑓298 = −110.525𝐽 
𝐻2𝑂: 𝐻2(𝑔) +
1
2
𝑂2(𝑔) → 𝐻2𝑂(𝑔) ∆𝐻°𝑓298 = −241.818𝐽 
 𝐶𝑂2(𝑔)+𝐻2(𝑔) → 𝐶𝑂(𝑔) + 𝐻2𝑂(𝑔) ∆𝐻°298 = +41.116𝐽 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Calor Padrão de Reação 
b) 4𝐻𝐶𝑙(𝑔) + 𝑂2(𝑔) → 2𝐻2𝑂(𝑔)+𝐶𝑙2(𝑔) 
 
𝑄 = ∆𝐻°𝑅𝐸𝐴ÇÃ𝑂 = 𝜗 ×∆𝐻°𝑓 𝐶𝑂𝑀𝑃𝑂𝑆𝑇𝑂𝑆 
∆𝐻°𝑅 = 2 × −241.818 𝐽 + 1 × 0 + (−4) × −92.307 𝐽 + (−1) × 0 
∆𝐻°𝑅 = −114.408 𝐽 
𝑄 = −114.408 𝐽 
 
 CALOR DE COMBUSTÃO PADRÃO 
 
 𝐶5𝐻12(𝑔)+8𝑂2(𝑔) → 5𝐶𝑂2(𝑔) + 6𝐻2𝑂(𝐿) 
 
𝑄 = ∆𝐻°𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡ã𝑜 = 𝜗 ×∆𝐻°𝑓 𝐶𝑂𝑀𝑃𝑂𝑆𝑇𝑂𝑆 
∆𝐻°𝐶 = 5 × −393.509 𝐽 + 6 × −285.830 𝐽 + (−1) × −146.760 𝐽 + (−8) × 0 
∆𝐻°𝐶 = −3.535.765 𝐽 
Q = −3.535.765 𝐽 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 DEPENDÊNCIA DO CALOR DE REAÇÃO COM A TEMPERATURA 
dH = 𝐶𝑝. dT 
𝐶𝑃
𝑅
= 𝐴 + 𝐵𝑇 + 𝐶𝑇2 + 𝐷𝑇−2 
Unidades: 
A Admensional 
B  K-1 
C  K-2 
D  K2 
Cp  (unidade de R) 
 
• Para gás ideal: 
𝐶𝑃
𝑔𝑖
𝑅
= 𝐴 + 𝐵𝑇 + 𝐶𝑇2 + 𝐷𝑇−2 
• Temperatura em Kelvin 
 
Calor Padrão de Reação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 EXEMPLOS: 
2) Calcular o calor necessário para elevar a temperatura de um 
mol de metano de 260°C a 600°C em um processo com 
escoamento em regime estacionário a uma pressão 
suficientemente pequena de tal forma que o metano possa ser 
considerado gás ideal. 
 
 
 
 
Calor Padrão de Reação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 PARA REAÇÕES COM T 298,15K: 
∆H°𝑅𝐸𝐴ÇÃ𝑂= ∆H°298 + ∆H°∆𝑇 
∆H°𝑅𝐸𝐴ÇÃ𝑂= ∆H°298 + ∆𝐶𝑝 𝑑𝑇
𝑇𝑓
𝑇=298𝐾
 
Como ∆𝐶𝑝 = 𝑅 × (∆𝐴 + ∆𝐵𝑇 + ∆𝐶𝑇
2 + ∆𝐷𝑇−2) 
∆H°𝑅𝐸𝐴ÇÃ𝑂= ∆H°298 + 𝑅 ×
∆𝐶𝑝
𝑅
 𝑑𝑇
𝑇𝑓
𝑇=298𝐾
 
∆H°𝑅𝐸𝐴ÇÃ𝑂= ∆H°298 + 𝑅 × (∆𝐴 + ∆𝐵𝑇 + ∆𝐶𝑇
2 + ∆𝐷𝑇−2) 𝑑𝑇
𝑇𝑓
𝑇=298𝐾
 
 
 EXEMPLOS: 
3) Calcule o valor da entalpia padrão da reação de síntese do 
metanol a 800ºC. 
CO(g) + 2 H2(g)  CH3OH(g) 
 
Calor Padrão de Reação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 EXEMPLOS: 
3) Calcule o valor da entalpia padrão da reação de síntese do 
metanol a 800ºC. 
CO(g) + 2 H2(g)  CH3OH(g) 
 
Calor Padrão de Reação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4) Uma mistura equimolar de nitrogênio e acetileno entra num 
reator em regime estacionário, produzindo ácido cianídrico: 
𝑁2(𝑔) + 𝐶2𝐻2(𝑔) → 2𝐻𝐶𝑁(𝑔) 
Nos gases produzidos, contém 24,2% de HCN em base molar. Que 
quantidade de calor é fornecida ao reator por mol de produto 
gasoso, se: 
a) a mistura entra no reator a 25°C e os produtos saem a 600°C? 
b) a mistura entra no reator a 125°C e os produtos saem a 600°C? 
c) a reação ocorre isotermicamente a 600°C? 
 
Calor Padrão de Reação