7ª Aula - Termoquímica e Calor

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Termoquímica e 
Calor 
7 Aula 
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1. Introdução 
Ingerimos alimentos, afim de obtemos energia para 
nossas atividades. Queimamos combustíveis fósseis para 
movimentar máquinas, carros, aviões, etc. As plantas 
convertem energia solar em alimento e gás oxigênio 
(O2). 
 
Essas situações têm em comum uma relação: tratam da 
energia envolvida nas reações químicas. 
 
Termoquímica é a parte da química responsável pelo 
estudo das trocas de energia, principalmente na forma 
de calor, envolvidas nas reações químicas. 
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2. Classificação quanto ao 
calor envolvido 
A energia transferida entre dois corpos (ou diferentes 
partes de um mesmo corpo) que têm temperaturas 
diferentes é denominada calor. 
 
Há processos que liberam e outro que absorvem calor. 
 
 
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2. Classificação quanto ao 
calor envolvido 
Todas as transformações químicas ocorrem com 
rompimento de ligações existentes entre os reagentes 
e formação de novas ligações que dão origem aos 
produtos. 
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3. Entalpia (H) e Variação de 
Entalpia (ΔH) 
Para um processo (físico ou químico) que ocorre à 
pressão constante, o total de energia armazenado no 
sistema é chamado de Entalpia, representado pela letra 
H. 
 
Não é possível medir a energia total de um sistema, pelo 
grande número de diferentes formas de energia 
envolvidas, porém conseguimos trabalhar com as 
variações de energia, que chamamos de variações de 
entalpia (ΔH), que identificamos na variação de calor. 
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3. Entalpia (H) e Variação de 
Entalpia (ΔH) 
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3. Entalpia (H) e Variação de 
Entalpia (ΔH) 
O aparelho utilizado para esta determinação é chamado 
calorímetro. 
 
Unidades de expressão em Termoquímica: 
Joule (J) e caloria (cal) : 1 cal = 4,184 J 
 
Pode ser também usada a unidade britânica (BTU) 
1 BTU = 252 cal 
Conversões: 1 Kcal = 1000 cal 1 kJ = 1000 J 
 1 kcal = 4 184,8 J 
 1 kcal = 4,1848 kJ 
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3. Entalpia (H) e Variação de 
Entalpia (ΔH) 
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3. Entalpia (H) e Variação de 
Entalpia (ΔH) 
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4. ΔH nas mudanças de 
Estado Físico 
As mudanças de estado físico de uma substância 
ocorrem com liberação ou absorção de calor; acontecem 
portanto, com variação de entalpia (ΔH): 
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4. ΔH nas mudanças de 
Estado Físico 
Processos Endotérmicos (ΔH > 0): fusão, vaporização e 
sublimação (sólido  gasoso). 
Ex.: Se um pedaço de gelo for deixado sobre a mesa à 
temperatura ambiente, ele receberá calor do ambiente e 
isso provocará a fusão do gelo. A transição da H2O(s) 
para H2O(l) é um processo que absorve calor. 
 
Processos Exotérmicos (ΔH < 0): solidificação, 
liquefação e sublimação (gasoso  sólido). 
Ex.: quando um sistema formado por H2O(l) é colocado 
em um congelador, ele perde calor para esse ambiente, 
em consequência ocorre o congelamento da água. 
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5. Entalpia de Formação 
Entalpia-padrão de formação de uma substância é a 
variação de entalpia (ΔH0) na reação de síntese de 1 mol 
dessa substância, no estado padrão, partindo-se de seus 
elementos no estado padrão (H0 = 0). 
 
Exemplo: 
 
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5. Entalpia de Formação 
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5. Entalpia de Formação 
As entalpias de formação das substâncias podem ser 
chamadas simplesmente entalpias dessas substâncias. 
Assim nos exemplos citados: 
A Entalpia de formação de uma substância também 
pode ser chamada calor de formação: 
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5. Entalpia de Formação 
Considerar uma reação segundo a equação geral: 
Sendo HA, HB, HC e HD as entalpias das substâncias A, B, C 
e D, a variação de entalpia da reação será: 
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5. Entalpia de Formação 
Exemplo 01: 
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5. Entalpia de Formação 
Exemplo 01: 
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6. Calor 
Conforme visto na termologia, todos os corpos tem moléculas em 
movimento e justamente essa quantidade de movimento é 
definida como temperatura. 
 
Logo, esse movimento pode ser traduzido como uma quantidade 
de Energia Cinética. 
 
Essa energia em movimento, de um corpo para outro, é chamada 
de calor, e é definida oficialmente como: 
 
CALOR é energia térmica em trânsito entre corpos a diferentes 
temperaturas 
 
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7. Tipos de Calor 
Calor Sensível: o calor cedido ou absorvido pelo corpo gera 
mudança de temperatura. 
 
 
 
 
 
Calor Latente: o calor cedido ou absorvido pelo corpo gera 
mudança de fase 
 
 
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8. Calor Específico (c) 
Calor Específico: indica a quantidade de calor necessária, em J 
(joule), para alterar a temperatura de um corpo com 1 kg de 
massa em 1 Kelvin (para unidades no SI). 
 
 
Para a unidade mais usual do calor específico, este indica a 
quantidade de calor necessária, em calorias, para alterar a 
temperatura de um corpo com 1 g de massa em 1°C. 
 
Como calor específico é uma propriedade da matéria, logo ele 
possui valores diferentes para substâncias diferentes. 
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8. Calor Específico (c) 
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9. Equações Calorimétricas: 
Calor Sensível 
Calor Sensível (Equação Fundamental da Calorimetria): 
 
 
 
 
Q = Calor (cal) m = massa (g) c = Calor Específico (g/cal) 
∆T = Tf – Ti (temperatura) (ºC) (tabelado) 
 
 
 
 
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Capacidade Térmica (C): a quantidade de calor necessária para 
variar em 1ºC a temperatura de todo um corpo. 
 
 
 
 
 
 
Q = Calor (cal) m = massa (g) c = Calor Específico (g/cal) 
∆T = Tf – Ti (temperatura) (ºC) (tabelado) 
 
C = Capacidade Térmica (cal/ºC) 
 
 
9. Equações Calorimétricas: 
Calor Sensível 
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Calor Latente: 
 
 
 
 
Q = Calor (cal) m = massa (g) L = Calor Latente (g/cal) 
 (tabelado) 
 
 
 
 Calor Latente para água: 
 
10. Equações Calorimétricas: 
Calor Latente 
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11. Princípio da igualdade 
das trocas de calor 
Quando dois ou mais corpos com temperaturas diferentes são 
colocados próximos um do outro ou em contato, eles trocam 
calor entre si até atingir o equilíbrio térmico. 
 
Se o sistema não trocar energia com o ambiente, isto é, se for 
termicamente isolado, temos: 
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11. Princípio da igualdade 
das trocas de calor 
Se, 
 
Q = m.c. ∆T 
 
e 
 
Qrec + Qced = 0 
 
Logo, 
 
Qrec + Qced 
 m.c. ∆T + m.c. ∆T = 0 
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11. Princípio da igualdade 
das trocas de calor 
Os recipientes utilizados para estudar a troca de calor entre dois 
ou mais corpos são denominados calorímetros. 
 
Os calorímetros não permitem perdas de calor para o meio 
externo, isto é, são recipientes termicamente isolados. 
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11. Princípio da igualdade 
das trocas de calor 
Exemplo 01: Uma xícara de massa 50 g está a 34ºC. Colocam-se 
nela 250 g de água a 100ºC. Verifica-se que no equilíbrio térmico a 
temperatura é de 94ºC. Admitindo-se que haja troca de calor 
entre a xícara e a água, determinar o calor específico do material 
de que a xícara é constituída. 
 
Dado: calor específico da água: 1 cal/g.ºC. 
 
 
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11. Princípio da igualdade 
das trocas de calor 
Resolução: 
Q = m.c.∆T 
Qxícara + Qágua = 0 
 
 
 
(m.c.∆T)xícara + (m.c.∆T)(água) = 0 
 
50.x.(94-34) + 250.1. (94-100) = 0 
3000 x – 1500 = 0 
 
 1500 
X = ----------- = 0,5 cal/g.ºC (calor específico do material da xícara) 
 3000 
Substância m c Tf Ti 
Xícara 50 g X cal/gºC 94ºC 34ºC 
Água 250 g 1 cal/gºC 94°C 100°C 
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11. Princípio da igualdade 
das trocas de calor 
Exemplo 02: Um calorímetro de capacidade térmica 8 cal/ºC 
contem 120 g de água a 15ºC. Um corpo de massa x gramas e 
temperatura de 60ºC é colocado no interior do calorímetro. 
Sabendo-se que o calor específico do corpo é 0,22 cal/gºC e que a 
temperatura de equilíbrio térmico é de 21,6ºC, calcular x. 
 
Dado: Calorímetro (capacidade térmica: 8 cal/ºC), lembrando que 
capacidade térmica é C = m.c, logo massa (m) e calor específico (c) 
multiplicados é 8 cal/ºC. 
 
 
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11. Princípio da igualdade 
das trocas de calor 
Resolução: 
 
C = m.cQ = m.c.∆T 
Qxícara + Qágua + Qcorpo = 0 
 
(m.c.∆T)calorímetro + (m.c.∆T)(água) + (m.c.∆T)(corpo) = 0 
 
8 (21,6 – 15) + 120.1(21,6 - 15) + x.0,22(21,6 – 60) = 0 
52,8 + 792 – 8,448x = 0 
 
 844,8 
X = ----------- = 100 g (massa do corpo) 
 8,448 
Substância m c Tf Ti 
Calorímetro 8 g/ºC 21,6ºC 15ºC 
Água 120 g 1 cal/gºC 21,6ºC 15ºC 
Corpo X g 0,22 cal/gºC 21,6ºC 60ºC 
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11. Princípio da igualdade 
das trocas de calor 
Exemplo 03: Um bloco de gelo de massa 600 g encontra-se a 0ºC. 
Determine a quantidade de calor que se deve fornecer a essa 
massa para que ela se transforme totalmente em água a 0ºC. 
Dado: Lf = 80 cal/g. 
 
Resolução: 
 
A quantidade de calor que devemos fornecer ao bloco de gelo é 
para que ele se transforme totalmente em água à 0ºC; logo: 
 
Q = m.L Q = 600g . 80 cal/g Q = 4800 cal ou 48 Kcal 
 
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11. Princípio da igualdade 
das trocas de calor 
Exemplo 04: Um bloco de alumínio de 500 g está a uma 
temperatura de 80ºC. Determinar a massa de gelo à 0ºC que é 
preciso para colocar em contato com o alumínio para se obter um 
sistema alumínio-água a 0ºC. 
 
Dado: calor específico do alumínio = 0,21 cal/.ºC. 
 calor latente da fusão do gelo = 80 cal/g. 
 
 
Resolução: 
 
 
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11. Princípio da igualdade 
das trocas de calor 
Resolução: 
 
A massa de gelo que se funde provoca a diminuição até 0ºC do 
bloco do alumínio, logo: 
 
Qgelo + Qalumínio = 0, logo 
 
 m.L + m.c.∆T = o 
 
 m.80 + 500.0,21(0 – 80) = 0 
 
 m = 105 g