Termodinâmica Propriedades dos Gases Definições · Definições . Termodinâmica ... Conceitos...

Química Geral e Inorgânica

QGI0001

Enga. de Produção e Sistemas

Profa. Dra. Carla Dalmolin

Termodinâmica

Propriedades dos Gases

Definições

Termodinâmica

Ocorrência das reações químicas

Avaliação do calor liberado/absorvido numa reação química

Avaliação do trabalho gerado/recebido numa reação química

Estudo das transformações da energia

• Estudo do calor liberado na combustão e do

trabalho que pode ser realizado na queima de

combustíveis

• Espontaneidade das reações que levam à

corrosão de peças metálicas e não-metálicas

• Diagramas de fase

Conceitos Básicos

Funções de Estado

Pressão

Volume

Temperatura

Sistemas

Sistema Aberto

Sistema Fechado

Sistema Isolado

Funções de Caminho

Trabalho

Calor

Estados da Matéria

Gases

Moléculas muito separadas umas das outras

Líquidos

Moléculas estão mais próximas, mas não

apresenta uma forma definida

Sólidos

Moléculas muito próximas, formato definido

Gases

Conjunto de moléculas (ou átomos) em movimento permanente

e aleatório, com velocidades médias que aumentam quando a

temperatura se eleva e pouco perturbadas pelas forças

intermoleculares.

O estado físico de um gás é descrito por

uma equação de estado

Equação de estado de um gás: relação entre as propriedades

Volume (V)

Quantidade de matéria (n)

Pressão (p)

Temperatura (T) nRTpV

Volume Molar

Volume ocupado por 1 mol de substância

Volume – grandeza extensiva (depende da quantidade de substância)

Volume molar – grandeza intensiva (não depende da quantidade)

Princípio de Avogadro

Nas mesmas condições de T e p, um determinado número de

moléculas de um gás ocupa o mesmo volume.

T p Vm

Condições ambientes de T e p 298 K (25 oC) 1 bar 24,79 L.mol-1

Condições normais de T e p

(CNTP)

273 K (0 oC) 1 atm 22,41 L.mol-1

n

VVm

Pressão

Unidades de Pressão:

Nome Símbolo Valor

pascal 1 Pa 1 N.m-2; 1 kg.m-1.s-2

bar 1 bar 105 Pa

atmosfera 1 atm 101,325 kPa

torr 1 Torr (101.325 / 760) Pa = 133,32 Pa

milímetro de mercúrio 1 mmHg 133,32 Pa

Libra por polegada

quadrada

1 psi 6,8947 kPa

A

Fp

Lei de Boyle

Para temperaturas constantes:

pV

1

Lei de Boyle

Em uma refinaria de petróleo, um cilindro de 750 L de gás

etileno a 1,00 bar foi comprimido isotermicamente até 5,00 bar.

Qual o volume final da amostra?

150 L

Temperatura

Propriedade que indica o sentido do fluxo de energia quando

dois corpos são postos em contato

Parede diatérmica

Alta

temperatura

Baixa

temperatura

Equilíbrio térmico

Lei Zero da Termodinâmica

Lei de Charles

T = 0 K

Para pressões constantes:

TV

Relação entre p e T

Para volumes constantes:

Tp

A Energia dos Orbitais Relação entre p e T

Um tanque rígido de oxigênio colocado no exterior de um

edifício tem a pressão de 20,00 atm as 6:00 h da manhã,

quando a temperatura é 10 °C. Qual será a pressão no tanque

às 18:00 h, quando a temperatura chega a 30 °C?

21,4 atm

Modelo Cinético dos Gases

1. O gás é formado por moléculas de massa m, que se

movimentam aleatoriamente

2. O tamanho das moléculas é desprezível

3. As moléculas interagem raramente, através de colisões

elásticas (energia cinética é conservada)

Lei dos Gases Perfeitos

Lei de Boyle Lei de Charles Princípio de Avogrado

pV

1

VT

pT

nV

Constante dos Gases

R

8,31447 J K-1 mol-1

8,205.10-2 dm3 atm K-1 mol-1

8,31447.10-2 dm3 bar K-1 mol-1

8,31447 Pa m3 K-1 mol-1

162,364 dm3 Torr K-1 mol-1

1,98721 cal K-1 mol-1

p

nTRV

p

nTV

pV = nRT

Função de Estado

Lei dos Gases Perfeitos

1,7.10-8 atm