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simaspedro
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Estudo das transformações da energia.
energia potencial
energia cinética
TERMODINÂMICA
energia mecânica
energia elétrica
Na+(g) + e- + Cl(g)
Na+(g)
+ Cl-(g)
Na(g) + Cl(g)
Na(g) + Cl(g)
21
12
Na(s) + Cl(g)
Na+Cl-(g)
NaCl(s)
-410
-302
-450
-787
-348+496
+121
+108
energia
estabilidade
Reação química: formação do NaCl
Na+ (q) + Cl-
(g) NaCl(S)
Reações químicas - liberam calor
- absorvem calor
C(s) + O2 → cinzas + CO2 (g) + calor
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
- Explica porque ocorre as reações
- Permite predizer o CALOR que as reações liberam
- Permite predizer o TRABALHO que as reações
podem executar.
IMPORTÂNCIA:
TRABALHO (W) é uma medida da energia transferida pela aplicação de uma força
ao longo de um deslocamento.
W = F.d
ENERGIA é uma medida da capacidade de realizar trabalho.
cinética
potencial
térmica
eólica
mecânica
eletromagnética
elétrica
química
Energia
Unidade Joule (J) (SI)
1 J = 1.Kg.m2.s-2
1 K.J = 103 J
Energia Cinética
é a energia dada a um corpo por seu movimento
Ec = m.v212
Exemplo: Qual é energia necessária para acelerar uma pessoa cuja massa total é de 75
Kg a uma velocidade de 8,9 m.s-1, partindo do repouso e desprezando o atrito e a
resistência do ar.
21Ec = (75 Kg).(8,9 m.s-1)
Ec = 3,0 Kg. m.s-1
K.J
Ec = 3,0 K.J
Energia Potencial Gravitacional
Energia potencial de um objeto é sua energia em função de sua posição em um
campo de força.
Ep = m.g.h g = 9,81 m.s-2
Exemplo: Uma pessoa com 65 kg sobe um lance de escada entre dois andares de um
prédio que estão separados por uma distância de 3,0 m. Qual a mudança de energia
potencial da pessoa.
Ep = 1,9 x 103 Kg.m2.s-2
Ep = 1,9 KJ
Ep = (6,5 Kg). (9,81 m.s-2).(3 m)
Energia Potencial de Coulomb
é a energia devido a atração e repulsão entre duas cargas elétricas.
energia cinética é resultado do movimento
energia potencial é resultado da posição
r
q1 q2 q1.q2Ep =
4.0.r
ε0 = permissividade no vácuo = 8,854 x 10-12 J-1.C2.m-1
q1.q2Ep =
4.0.r
r ∞
Ep = 0
q1 = q2
q1.q2Ep =
4.0.r> 0 Ep se r
q1.q2Ep =
4.0.r < 0 Ep se r
Energia total de uma partícula: energia cinética + energia potencial
E = Ec + Ep
E = Ec + Ep
constante
Lei da conservação de energia
é a influência que modifica o estado de movimento de um objeto
Força (F):
F = m.a
taxa de variação de sua velocidade
Velocidade (v)
magnitude da taxa de troca de posição
forçaantes depoisvelocidade
forçaantes depois
velocidade
é utilizada para mover um objeto entre posições
com energia potencial diferente
quando um objeto se move contra uma força em
oposição, sua energia potencial aumenta.
chamamos o movimento contra uma força de
oposição de TRABALHO
Força
TERMODINÂMICA
estudos do da transformações da energia
Primeira lei:
Permite acompanhar as variações de energia e o
calculo da quantidade de calor produzido por uma
reação.
Segunda lei: Explica por que algumas reações ocorrem e outras não.
quente fria
calóricoTERMODINÂMICA
Carnot: o trabalho é resultado do fluxo de calórico, que fluía de um sistema mais
quente para um mais frio
Joule: demonstrou que calor e o trabalho são duas formas de energia
Sistemas , Estados e Energia
ENERGIA é transformada de uma
forma para outra e transferida de
um lugar para outro.
Sistema e Vizinhança
Sistema é a amostra ou a
mistura da qual estamos
interessados
Vizinhança todo o restante
(área onde fazemos as
observações)
UNIVERSO
SISTEMA
aberto trocam matéria e energia com a vizinhança
fechado tem quantidade fixa de matéria, mas pode trocar
energia com a vizinhança
isolado não tem contato com a vizinhança
Trabalho e Energia
movimento de
forças opostasTRABALHO
base da definição dos
principais conceitos
trabalho = força x distância
Unidade Joule (J) (SI)
1 J = 1.Kg.m2.s-2
1 K.J = 103 J
A capacidade de um sistema em realizar trabalho energia interna U
- elétrons
- prótons
- nêutrons
∆X = Xfinal - Xinicial
Xinicial
Xfinal
∆X = Xfinal - Xinicial
∆U = 7 J - 0 J
∆U = - 7 J
∆U = Ufinal - Uinicial
Xinicial
Xfinal
∆X = Xfinal - Xinicial
∆U = Ufinal - Uinicial
∆U = 7 J - 14 J
∆U = + 7 J
a energia de sistema é
transferida para realizar
trabalho, a energia do
sistema aumenta w é
positivo
a energia do sistema é
consumida para realizar
trabalho, a energia do
sistema diminui w é
negativo
Trabalho de expansão
Sistema
- expansão variação de volume
- não-expansão não envolve variação de volume
Precisamos descobrir como o
trabalho executado, quando o
sistema se expande pelo volume ∆V,
se relaciona com a pressão externa,
Pext
P = F/A Pext = F/A
trabalho = F x d
F = Pext x A
Trabalho = Pext .(A x d)
∆V
W = - Pext.∆V
equação só é aplicável quando a pressão externa constante
∆V = A x d
Trabalho de expansão sistema perde energia ∆V w é negativo
W = Pext.∆V
Pext = 0 W = 0
um sistema não realiza trabalho de expansão quando se expande no vácuo
expansão livre
Pext = pascals
1 Pa = 1kg.m-1.s-2; ∆V = m3.
1 Pa .m3 = 1Kg.m-1.s-2 x 1 m3 = 1 J
L .atm Pa
L .atm = 10-3 m3 x 101.325 Pa = 101,325 Pa.m3 = 101,325 J
Exemplo: Suponha que um gás sofre expansão de 500ml (0,500 L) contra uma
pressão de 1,20 atm. Qual foi o trabalho realizado na expansão?
W = - Pext.∆V
W = - (1,2 atm) x (0,500L)
W = - 0,600 L.atm
101,325 J L .atm
W = - 0,600 L.atm x
W = - 60,8 J
Energia diminui 60,8 J e o sistema realizou -60,8 J de trabalho contra a vizinhança
Pressão externa variável
expansão reversível
Processo reversível: é um processo que pode ser revertido por uma mudança
infinitesimal de uma variável
Pext
Pint
Pext >>> Pint
Pext = Pint pistão não se move
Pext < Pint (Pint infinitesimal maior)
processo irreversível
processo reversível
pistão se move para fora
W = - Pext.∆V
Cálculo de trabalho de uma expansão reversível
dW = - Pext..dV
Pext = pressão do gás, P
dW = - P .dV
em cada etapa do processo, a pressão do gás relaciona-se com o volume ela lei dos gases
ideais, P = nRTV dW = - nRT .dV
V
W = - nRT .dV∫V
Vfinal
Vinicial
W = - nRT dV∫V
Vfinal
Vinicial
W = - nRT ln VfinalVinicial
∫dx x
= ln x + cte
O trabalho realizado por qualquer sistema sobre a vizinhança durante uma
expansão contra uma pressão constante é calculado pela expressão:
W = - Pext.∆V
No caso da expansão isotérmica reversível de um gás ideal, o trabalho é
calcula do pela expressão:
Um processo reversível é um processo que pode ser invertido pela variação
infinitesimal de uma variável.
W = - nRT ln Vfinal
Vinicial