Termodinâmica Química – Continuação - EcivilUFES · 2 A Primeira Lei da Termodinâmica Energia Energia interna: ∆U = variação na energia de um sistema ∆U = Ufinal-Uinicial

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Termodinâmica Química –Continuação

Profa. Geisamanda Pedrini Brandão Athayde

Química Aplicada à Engenharia Civil

Revisão

Calor

Sistema ganha calor q > 0 Processo EndotérmicoSistema perde calor q < 0 Processo Exotérmico

Trabalho

Sistema realiza trabalho sobre as vizinhanças w < 0 Processo de Expansão

As vizinhanças realizam trabalho sobre o sistema w > 0 Processo de Compressão

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A Primeira Lei da Termodinâmica

EnergiaEnergia interna:

∆U = variação na energia de um sistema∆U = Ufinal - Uinicial

U adicionando calor ao sistema (q > 0) ou realizando trabalho sobre ele (w > 0)U retirando calor do sistema (q < 0) ou permitir que ele realize trabalho sobre a

vizinhança (w < 0)

∆U = q + wPrimeira Lei da Termodinâmica

O Calor e a Entalpia

Entalpia∆H = q (à pressão constante)

∆U = ∆H + w

(à pressão constante)

∆U = ∆H – Pext .∆V

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As Equações Termoquímicas

Calor de Reação ou Entalpia de Reação

∆H = Hprodutos – Hreagentes

∆H > 0 Reação endotérmica ∆H < 0 Reação exotérmica

v


Lei de HessA variação de entalpia de uma reação química depende

apenas dos estados inicial e final, não importando o número de etapas do processo ou da maneira que é realizada a reação

Foi proposta pelo químico russo Germain Henri Hess em 1840 e estabelece que a energia não pode ser nem criada nem destruida; somente pode ser trocada de uma forma em outra.

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Lei de Hess


Lei de Hess

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Reação de Formação

É aquela em que um mol de um composto se forma a partir de seus elementos.Exemplo:

s


Entalpia Padrão de Formação

Refere-se à energia liberada ou absorvida quando um mol de um composto se forma a partir de substâncias simples no estado padrão (as quais têm entalpia-padrão igual a zero).Exemplo:

s°

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Entalpias Padrão de Formação

à 25°C


Exemplo:

Calcule o ∆H0 a 25°C para a reação:Na2O(s) + H2O(l) 2 NaOH(s)

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Termodinâmica Química –Segunda e Terceira Leis

Profa. Geisamanda Pedrini Brandão Athayde

Química Aplicada à Engenharia Civil

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A Segunda Lei da Termodinâmica

T > 0°C:

gelo (maior ordem, menor energia) água líquida (menor ordem, maior energia)

T < 0°C:

água líquida (menor ordem, maior energia) gelo (maior ordem, menor energia)


Probabilidade e desordem

Os sistemas tendem a transforma-se em estados mais desordenados por causa da probabilidade de tais estados ser maior do que a de um estado mais ordenado.

Um sistema isolado transforma-se naturalmente de um estado menos provável para um estado mais provável.

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Entropia

Assim como a energia e a entalpia, a entropia é uma propriedade de estado do sistema.A entropia aumenta com qualquer transformação espontânea –sistema tende para um equilíbrio mais provável e mais estável.

∆S > 0

∆Stotal = ∆Ssistema + ∆Svizinhanças > 0 (transformação espontânea)

∆S = S2 – S1


A entropia do universo (sistema + vizinhanças) tende sempre a aumentar

para qualquer transformação espontânea.

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EntropiaA temperatura e pressão constantes:

x (-T):


Energia livre de Gibbs - G

à T constante:

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Energia livre de Gibbs – G

Transformação espontânea:

Transformação não-espontânea:

Sistema em equilíbrio:



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Variação de Entropia e Energia livre de Gibbs – ∆G

Mudanças de fases

Reações químicas

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Exemplo:

A Terceira Lei da Termodinâmica

A entropia de um sólido cristalino, puro e perfeito é igual a zero no zero

absoluto.

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Entropia

Aumento da entropia com o aumento da T:

no zero absoluto: S0 = 0


Entropia

Entropias-padrão Absolutas a 25°C:

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As Leis da Termodinâmica

Energia livre de Gibbs padrão de formação – ∆G0f

Reação química:

Elemento não combinado em sua forma mais estável:

∆G0f = 0

∆H0f = 0

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