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  • Fundamentos da Termodinmica1

    Objetivos:

    Definio de sistema e vizinhana Compreender o trabalho P-V Compreender o trabalho P-V Compreender processos reversveis e irreversveis Definir a primeira e a segunda Lei da termodinmica Clculo de calor e trabalho Clculo da variao energia internaClculo da variao da entropia Capacidades calorficas a presso constante e volume constante Efeito da temperatura na entalpia

  • 2

  • 3Termodinmica: Estudo a energia e suas transformaes

    Sistema

    aberto

    Sistema

    fechado

    Sistema

    isolado

  • 4Termodinmica: Estudo a energia e suas transformaes

    vizinhana

    sistema

    W, q

    O sistema e a vizinhana podem trocar calor e trabalho alterando a energia interna do sistema e da vizinhana.

    Calor e trabalho so energia em movimento

    universo

    Calor e trabalho so energia em movimento

    No entanto, a energia total do universo permanece inalterada.

    E = q + w1a Lei da Termodinnica:

    A energia no pode ser criada ou destruda

  • 5TermodinmicaConveno de sinais

    +Se w ou q entram no sistema, sinal +

    +

    Se w ou q entram no sistema, sinal +

    Se w ou q saem do sistema, sinal -

  • 6TermodinmicaConveno de sinais

    A energia interna do sistema ir aumentar ou diminuir nas seguintes situaes? Considere que o tamanho das setas proporcional ao quantidade de w e/ou calor envolvidos no processo.

    sistema

    w

    q

    sistema

    w

    q

    sistema

    w

    q

  • 7Entendendo a Natureza da Energia Interna

    Energia interna energia a nvel molecular.Consideremos um gs. As molculas movem-se atravs do espao: Energia translacional, Energia cintica.

    Segundo a mecnica estatstica, para um gs a energia Segundo a mecnica estatstica, para um gs a energia cintica translacional molecular :

    Erot= 3/2 RT para molculas no lineares = 900 cal/mol

    Erot = RT para molculas lineares

  • 8Entendendo a Natureza da Energia Interna Tambm existe contribuio da energia vibracional

    Evib = energia vibracional, depende das ligaes qumicas e estrutura molecular

    Segundo a mecnica quntica, as molculas tm energia restrita a certos valores chamados de nveis de energia.Por exemplo, a distribuio de molculas nos nveis de energia possveis para o CO a 298 K so:energia possveis para o CO a 298 K so:

    0,93% esto no nvel 02,7 % esto no nvel 14,4 % no nvel 2, etc.

    A medida que a temperatura aumenta o nvel de energia molecular mdia aumenta, e a energia interna e a entalpia aumentam.

  • 9Entendendo a Natureza da Energia Interna

    As molculas tambm possuem energia eletrnica, el, aenergia da molcula com os ncleos em repouso, emposies correspondentes geometria molecular deequilbrio.A energia eletrnica pode ser alterada por excitao deuma molcula para nvel de energia eletrnica superior. Mas,quase todas as molculas tm uma lacuna muito grandequase todas as molculas tm uma lacuna muito grandeentre o nvel mais baixo de energia eletrnica e nveiseletrnicos superiores.Em uma reao qumica, as energias eletrnicas dasmolculas do produto diferem daquelas das molculas doreagente. Portanto, em uma reao qumica h alteraoda energia interna devido a energia eletrnica.

  • 10Entendendo a Natureza da Energia Interna

    Alm da energia translacional, rotacional, vibracional e eletrnica, as molculas possuem foras intermoleculares devido a atraes e repulses entre elas (foras intermoleculares). A fora entre duas molculas depende da orientao de uma molcula em relao outra e da sua distncia.

    Dimetros tpicos de molculas razoavelmente pequenas so de 3 a 6 angstrom. A distncia mdia entre as molculas de gs a 1 atm e 298 K 6 a 12 vezes o dimetro molecular.

    Como as foras intermoleculares so insignificantes para separaes alm de 3 vezes o dimetro molecular, as foras em um gs a 1 atm e 298K so bastante pequenas e contribuem muito pouco para a energia interna.

  • 11Entendendo a Natureza da Energia Interna

    Para 40 atm e 298K a distncia mdia entre molculas de gs de apenas 10 angstrom e as foras intermoleculares passam a ter contribuies significativas.1 atm e 298 K E intermolecular = -1 a -10 cal/mol40 atm e 398 K E intermolecular = -40 a -400 cal/mol

    Portanto, como em lquidos e slidos as molculas esto muito mais prximas, a energia intermolecular se torna muito muito mais prximas, a energia intermolecular se torna muito relevante.Por exemplo: energia para vaporizar um lquido encontra-se na faixa de 3000 a 15.000 cal /mol

    Resumindo:E molecular = Etr + Erot + Evib + el + E intermolecular + ErepErep energia da massa em repouso dos eltrons e ncleo, e constante.

  • Lei Zero da Termodinnica12

    Os corpos de maior temperatura possuem maior energia trmica.Os corpos de maior temperatura possuem maior energia trmica.Quando um corpo de menor energia trmica colocado em contatocom este, a tendncia de que a energia trmica flua, em parte, docorpo de maior temperatura at o corpo de menor temperatura.Quando os dois corpos atingem a mesma temperatura, cessa a trocade energia. Mas, importante lembrar que cada material temcaractersticas diferentes e, na maioria das vezes, a temperatura deequilbrio no corresponde mdia das temperaturas.

    A definio da Lei zero : "se dois corpos estiverem em equilbriotrmico com um terceiro, estaro em equilbrio trmico entre si."

  • 13

    ?Temperatura uma medida do nvel de agitao das molculas.

    A transmisso da agitao das molculas chamada de calor.Ento, calor energia em movimento!

  • 14 Capacidades calorficas a presso constante e volume constante

    12,471 J/mol.K 20,785 J/mol.K

  • 15TermodinmicaTrabalho P-V

    Considere um gs confinado em um cilindro de pisto mvel (sem atrito); Foras oponentes (presso externa e presso interna) so iguais a P e esto

    em equilbrio; Se P externa aumentada

    infinitesimalmente, causar um deslocamento do pisto em dx,

    o volume interno do gs ir o volume interno do gs ir diminuir infinitesimalmente, dV.

    Como dw = -F.dx

    P = F/A, ento

    dw = - PA dx

    Como A.dx = dV, ento:

    dw = -PdV

  • 16TermodinmicaTrabalho P-V Quando w entra no

    sistema (compresso)dever ter sinal positivo,

    segundo a conveno de sinais.

    w

    Vf

  • 17TermodinmicaTrabalho P-V Quando w sai no sistema

    (expanso) dever ter sinal positivo, segundo a

    conveno de sinais.

    Vf>Vi portanto V >0

    w

    Vf>Vi portanto V >0Desta forma

    dw = -P.(dV)

  • 18TermodinmicaTrabalho P-V

    Em termos grficos:

    O trabalho realizado por um gs quando se expande contra uma presso externa constante a rea abaixo destacada.

  • 19TermodinmicaTrabalho P-V

    Recaptulando um pouco a matemtica:

    A rea abaixo da curva do intervalo de x entre 1 a 3 para a funo x2 est destacada em rosa.Esta rea calculada integrande a funo x2

    para o intervalo de x variando entre 1 a 3.para o intervalo de x variando entre 1 a 3.

  • 20TermodinmicaTrabalho P-V e reversibilidade

    A variao finita do volume consiste em um nmero infinito de etapas infinitesimais e leva um tempo infinito para se realizar. A diferena de presso interna e externa infinitesimal, portanto muito PRXIMA DO EQUILBRIO DURANTE TODO O PROCESSO!

    A reverso do processo restaurar tanto sistema quanto vizinhanas s suas condies iniciais.condies iniciais.

    Um processo reversvel aquele em que o sistema sempre estinfinitesimalmente prximo do equilbrio, e uma mudana infinitesimal dascondies pode reverter o processo para restaurar tanto sistema quantovizinhana aos seus estados iniciais. Processo reversvel uma idealizao.

  • 21TermodinmicaTrabalho P-V e reversibilidade

    Diferentes caminhos para sair da condio 1 condio 2.

    A resoluo da integral gera diferentes resultados de w para as situaes a, b e c.

  • 22TermodinmicaTrabalho P-V e reversibilidade

    1)

  • 23TermodinmicaTrabalho P-V e reversibilidade

    Processo reversvel a P constanteQuando P = constante, V e T variam. Ento

    W = PV

    q = C T

    Processo reversvel a T constante

    Quando T= constante, P e V variam. Ento

    W =-nRT ln V2/V1ou W =+nRT ln V1/V2q = Cp T

    Processo reversvel a V constanteQuando V = constante, P e T variam. Ento

    W = PV

    qv = Cv T e E = qv

    0

    ou W =+nRT ln V1/V2Ou aplicando a Lei de Boyle

    W =+nRT ln P2/P1Como E = 0

    q = -w

  • 24TermodinmicaTrabalho P-V e IRREversibilidade

    Suponha que a presso externa sobre o pisto seja subitamente reduzida por uma quantidade finita e mantida fixa. A presso interna ento maior que a presso externa e o pisto acelerado para fora.

    w

    Essa acelerao do pisto para fora do sistema destruir a presso uniforme no gs ali contido. A presso do sistema ser menor prximo do pisto do que mais alm dele.A acelerao causa turbulncia no gs. Assim, no podemos dar uma descrio termodinmica do estado do sistema.

  • 25TermodinmicaTrabalho P-V e IRREversibilidadePara saber mais..... Fonte: Levine.

  • 26TermodinmicaTrabalho P-V e IRREversibilidade

    2)Considere 1 mol de gs ideal a uma presso inicial de 1,00 atm e temperatura inicial de 273,15 K. Assuma que ele se expande adiabaticamente e irreversivelmente contra uma presso de 0,435 atm, at que seu volume se duplique. Calcule o trabalho, a temperatura final e a variao de energia interna.interna.

    Resposta: E = w = -987 J. Utilizando capacidade calorfica 3/2 R, T = -79,1 K

  • 27TermodinmicaTrabalho P-V e rev. e isotrmico

    Suponha um gs confinado em um cilindro com pisto mvel sendo comprimido reversivelmente (variaes infinitesimais).O grfico ser uma hiprbole descrita pela equao vista no slide anterior.vista no slide anterior.O trabalho que o gs sofrer representado por toda a rea abaixo da hiprbole.

    MAS, se o processo for IRREVERSVEL- A presso diminuir abruptamente at a presso final e o trabalho ser a rea destacada em azul mais escuro.

  • 28TermodinmicaTrabalho P-V e reversibilidade

    3)

  • 29TermodinmicaTrabalho P-V e reversibilidade

    Processo reversvel a q constantePROCESSO ADIABTICOQuando q = constante

  • Capacidades calorficas a presso constante e volume constante

    30

    CP funo de Temperatura

  • Capacidades calorficas a presso constante e volume constante

    31

  • Capacidades calorficas a presso constante e volume constante

    32

    Gs a b (10-3K-1) c(10-5K2)

    Variao das capacidades calorficas molares com a temperatura

    Gs a b (10-3K-1) c(10-5K2)

    Br2 37,32 0,50 -1,26

    Cl2 37,03 0,67 -2,85

    NH3 29,75 25,1 -1,55

    O2 29,96 4,18 -1,67

  • Exerccio33

    4)Avalie E para um mol de oxignio, O2, indo de -20,0 oC at 37oC a volume constante, nos seguintes casos:a) um gs ideal com Cv,m = 12,47 J/molKb) um gs real com Cv,m = 21,6 + 4,18x10-3T 1,67x105/T2, determinado

    experimentalmente.

  • Dependncia entre Hreao e T34

  • Dependncia entre Hreao e T35

    A entalpia padro de formao da gua gasosa, a 298 K, -241,8kJ/mol. Estime o seu valor a 100oC, sendo dadas as seguintes capacidades calorficas molares, a presso constante:

    H2O (g) = 33,58 J/K.molH (g) = 28,84 J/K.molH2 (g) = 28,84 J/K.molO2 (g) = 29,37 J/K.mol

    Admita que as capacidades calorficas sejam independentes da temperatura.

  • A importncia das unidades....36

  • A importncia das unidades....37

    Fonte: LevineFonte: Levine

  • 2 Lei da Termodinmica38

  • Um processo que espontneo em um sentido no espontneo no sentido contrrio.

    O sentido de um processo espontneo pode depender da temperatura: gelo se transformando em gua espontneo a T > 0C, gua se transformado em gelo espontneo a T < 0C.

    Processos espontneosProcessos espontneos39

  • 40ProcessosProcessos queque nono ocorremocorrem

  • 41ProcessosProcessos queque nono ocorremocorrem

  • 42Processos espontneosProcessos espontneos

    refrigerador

    Calor no flui espontaneamente de um corpo frio para um corpo quente Clausius

  • Processos espontneosProcessos espontneos43

    A espontaneidade depende de T

    Quando a velocidade de fuso e de solidificao so iguais o sistema est em equilbrio

  • Entropia A entropia, S, uma medida da desordem de um sistema.

    As reaes espontneas seguem no sentido da diminuio de energia ou do aumento da entropia.

    No gelo, as molculas so muito bem ordenadas por causa das ligaes H.

    Portanto, o gelo tem uma entropia baixa.

    Entropia e a segunda leiEntropia e a segunda leiDa termodinmicaDa termodinmica44

    dq

    dq

    T = 0oC

  • Entropia medida que o gelo derrete, quebram-se as foras intermoleculares (requer energia), mas a ordem interrompida

    (ento a entropia aumenta).

    A gua mais desorganizada do que o gelo, ento o gelo derrete espontaneamente temperatura ambiente.

    Entropia e a segunda leiEntropia e a segunda leiDa termodinmicaDa termodinmica45

    dq

    dq

    T = 0oC

  • Entropia e a segunda leiEntropia e a segunda leiDa termodinmicaDa termodinmica46

  • Entropia

    Quando um slido inico colocado na gua, duas coisas acontecem:

    a gua se organiza em hidratos em torno dos ons (ento a entropia diminui) e

    os ons no cristal se dissociam (os ons hidratados so menos ordenados do que o cristal, ento aentropia aumenta).

    Entropia e a segunda leiEntropia e a segunda leiDa termodinmicaDa termodinmica47

    entropia aumenta).

  • Entropia e a segunda leiEntropia e a segunda leiDa termodinmicaDa termodinmicaEntropia

    48

  • Entropia Todo sistema isolado tende a mxima desordem possvel, isto , a

    mxima Entropia compatvel com seu estado termodinmico, o estado

    final de mxima desordem corresponde ao Equilbrio Termodinmico "

    EntropiaEntropia e a e a segundasegunda leileiDaDa termodinmicatermodinmica49

    Geralmente, quando um aumento na entropia em um processo est associado a uma diminuio na entropia em outro sistema, predomina o aumento em entropia.

    A entropia uma funo de estado.

    Para um sistema, S = Sfinal - Sinicial

  • Segunda lei da termodinmica Se S > 0, a desordem aumenta, se S < 0 a ordem aumenta.

    Entropia e a segunda leiEntropia e a segunda leiDa termodinmicaDa termodinmica50

    A segunda lei da termodinmica explica a razo dos Processos espontneos terem um sentido.

    Em qualquer processo espontneo, a entropia do universo aumenta.

    Suniv = Ssis + Sviz: a variao de entropia do universo a soma da variao de entropia do sistemae a variao de entropia da vizinhana.

    A entropia no conservada: Suniv est aumentando.

  • Segunda lei da termodinmica

    EntropiaEntropia e a e a segundasegunda leileiDaDa termodinmicatermodinmica51

    Exemplo: Determine de S positivo ou negativo para cada um dos seguintes processos:

    Exotrmico, calor recebido pela vizinhanaa) H2O(l) H2O(g)b) Ag+(aq) + Cl-(aq) AgCl(s)c) 4Fe(s) + 3O2(g) 2Fe2O3(s)

    Exotrmico, calor recebido pela vizinhanaAumento de entropia na vizinhana

  • 52

    EntropiaEntropia e a e a segundasegunda leileiDaDa termodinmicatermodinmica

    Exemplo:

    1) Quando a gua entra em ebulio a 100oC a temperatura se mantmconstante.Qual a entropia, S vap, quando 1 mol de gua for convertida em 1 mol de vapor a 1 atm de presso. A quantidade de calor transferida para o de vapor a 1 atm de presso. A quantidade de calor transferida para o sistema durante esse processo, q rev o calor de vaporizao, Hvap= 40,67 kJ/mol.

    2) O elemento mercrio, Hg, um lquido prateado temperaturaambiente. O ponto de congelamento normal do mercrio -38,9 oC; a respectiva entalpia molar de fuso Hfus = 2,29 kJ/mol. Qual a variaode entropia do sistema quando 50,0 g de Hg(l) se congela no ponto de fuso normal?

  • Um gs menos ordenado do que um lquido, que menos ordenado do

    que um slido.

    Qualquer processo que aumenta o nmero de molculas de gs leva a um

    aumento em entropia.

    Interpretao molecular da entropiaInterpretao molecular da entropia53

    Existem trs modos atmicos de movimento: Existem trs modos atmicos de movimento:

    translao (o movimento de uma molcula de um ponto no espao paraoutro);

    vibrao (o encurtamento e o alongamento de ligaes, incluindo amudana nos ngulos de ligao);

    rotao (o giro de uma molcula em torno de algum eixo).

  • 2 Lei da Termodinmica54

    qhUm ciclo de Carnot definido como um ciclo

    reversvel que consiste em duas etapas isotrmicas

    em diferentes temperaturas e duas etapas

    adiabticas.

    Demonstrado em sala de aula que:

    Ciclo de Carnot

    qc

    Demonstrado em sala de aula que:

    S = 0 para um processo cclico de uma funo de estado.

  • 2 Lei da Termodinmica55

    Para processo reversveis ou irreversveis espontneos.

    S 0

    Demonstrado em sala!

    Desigualdade de Clausius.

  • 2 Lei da Termodinmica56

    Mquinas Trmicas Clculo de eficincia

    Qual mquina espontnea????

  • 2 Lei da Termodinmica57

  • 2 Lei da Termodinmica58

    Exemplo:Uma usina de energia a vapor moderna pode ter a caldeira a 550oC (com a presso correspondentemente elevada) e o condensador a 40oC. Se ela opera em um ciclo de Carnot, ento,

    e = 1 (313 K)/(823 K) = 62%erev = 1 (313 K)/(823 K) = 62%

    As mquina vapor modernas chegam a eficincia mxima de 40%.

  • 2 Lei da Termodinmica59

    Exerccio

    Verdadeiro ou falso? (a)Aumentar a temperatura do reservatorio quente de uma maquina que

    opera de acordo com o ciclo de Carnot deve aumentar a eficie ncia da maquina.

    (b) Diminuir a temperatura do reservatorio frio de uma maquina que opera de acordo com o ciclo de Carnot deve aumentar a eficiencia da maquina.

    (c)Como um ciclo de Carnot e um processo ciclico, o trabalho realizado em um ciclo de Carnot e zero.

    Fonte: LEVINE, Ira N.. Fsico-Qumica - Vol. 1, 6 edio. LTC, 01/2012. VitalBookfile.

  • 2 Lei da Termodinmica60

  • 2 Lei da Termodinmica61

  • 2 Lei da Termodinmica62

  • 2 Lei da Termodinmica63Existem diferentes enunciados para a 2 Lei da Termodinmica:

    Demonstrado em sala de aula!

  • 64

    Exemplo

    3) Calcule So para a sntese da amnia a partir de N2(g) e H2(g) a 298 K:

    Calcule S vizinhana considerando que:

    EntropiaEntropia e a e a segundasegunda leileiDaDa termodinmicatermodinmica

    Disciplina de Qumica Geral Profa. Marcia Margarete Meier

    Calcule S vizinhana considerando que:

    Stotal = Ssis + Sviz

    Lembrando que , somente quando Stotal > 0 ESPONTNEO

  • 65

    O equilbrio termodinmico em um sistema isolado O equilbrio termodinmico em um sistema isolado O equilbrio termodinmico em um sistema isolado O equilbrio termodinmico em um sistema isolado atingido quando a entropia do sistema atinge o valor atingido quando a entropia do sistema atinge o valor atingido quando a entropia do sistema atinge o valor atingido quando a entropia do sistema atinge o valor mximo.mximo.mximo.mximo.

    A termodinmica no diz nada a respeito da velocidade com que o

    Entropia e Equilbrio

    A termodinmica no diz nada a respeito da velocidade com que o equilbrio atingido.

    H2 (g) + O2 (g) H2O (g) (muito rpida em presena de catalisador)

    C(diamante) C(grafite) (velocidade = 0) Ainda bem!!

    Diz-se que a reao de converso do diamante em grafite termodinamicamente favorvel, mas cineticamente desfavorvel!

  • Entropia e Probabilidade66

    O movimento das molculas dos gases completamente aleatrio e consideramos que as molculas no interagem umas com as outras. O que torna o estado 2 da figura o estado de equilbrio? E o que torna o estado 1 um estado de no equilbrio? Por que a passagem do estado no misturado 1 para o estado misturado 2 irreversvel?

    A resposta Probabilidade. Qualquer molcula tem 50% de chance de estar na metade esquerda do recipiente. Mas a probabilidade de todas as na metade esquerda do recipiente. Mas a probabilidade de todas as molculas estarem de um nico lado extremamente baixa.

  • Entropia e Probabilidade67

    O aumento de S a medida que um sistema isolado avanca em direca oao equi- librio esta diretamente relacionado com o fato de o sistema ir de um estado de baixa probabilidade para um de alta probabilidade (p). Por esse motivo, postulamos que a entropia S de um sistema e uma funca o da probabilidade p do estado termodinamico do sistema:

    S = f (p)

  • Necessita-se de energia para fazer uma molcula sofrer translao, vibrao ou rotao.

    Quanto mais energia estocada na translao, vibrao e rotao, maiores so os graus de liberdade(habilidade em ocupar diferentes posioes) e maior a entropia.

    Em um cristal perfeito a 0 K no h translao, rotao ou vibrao de molculas. Conseqentemente,esse um estado de perfeita ordem.

    Interpretao molecular da entropiaInterpretao molecular da entropia68

    Disciplina de Qumica Geral Profa. Marcia Margarete Meier

  • Terceira lei de termodinmica:A entropia de um cristal perfeito a 0 K zero.

    Equao de Boltzmann

    Terceira Lei Terceira Lei dada TermodinmicaTermodinmica69

    S = k ln WOnde k = constante de Boltzmann, 1,38 x10-23 J/K

    W o nmero de arranjos possveis no sistema. No zero absoluto existesomente um arranjo possivel, portanto ln1 = 0 e S=O

    A entropia varia dramaticamente em uma mudana de fase.

    Ao aquecermos uma substncia a partir do zero absoluto, a entropiadeve aumentar.

    Se existem duas formas de estado slido diferentes para umasubstncia, a entropia aumenta na mudana de fase do estadoslido.

  • 70Exemplo:

    Suponha 1 mol de molcula de CO a 0K.As molculas no se organizam em cristais perfeitos, pois os momentos de dipolo da molculas noso fortes o suficiente para provocar a organizao.Por ser uma molcula linear, ela pode ser orientada de duas maneiras.Portanto, existe 2 6,022x10

    23microestados possveis.

    S = k ln 2 6,022x1023

    = 5,76 J/K

    Experimentalmente S = 4,6 J/K, chamado de entropia residual advinda da desordem das molculasque sobrevive 0K. As molculas no se organizam em cristais perfeitos, pois os momentos de dipoloda molculas no so fortes o suficiente para provocar a organizao.

  • Interpretao molecular da entropiaInterpretao molecular da entropia71

    A ebulio corresponde a uma maiorvariao na entropia do que a fuso.

    A entropia aumenta quando

    lquidos ou solues so formados apartir de slidos,partir de slidos,

    gases so formados a partir de slidosou lquidos,

    o nmero de molculas de gsaumenta,

    a temperatura aumenta.

  • Existem trs condies importantes:

    Se G < 0, ento a reao direta espontnea. Se G = 0, ento a reao est em equilbrio e no ocorrer

    nenhuma reao liquda.

    Energia livre de GibbsEnergia livre de Gibbs72

    nenhuma reao liquda.

    Se G > 0, ento a reao direta no espontnea. Se G >0, trabalho deve ser fornecido dos arredores para guiar areao.

    Para uma reao, a energia livre dos reagentes diminui para um mnimo (equilbrio) e ento aumenta para a energia livre dos produtos.

  • Energia livre de GibbsEnergia livre de Gibbs73

  • Considere a formao de amnia a partir de nitrognio e hidrognio:

    N 2 (g ) + 3 H 2 ( g ) 2 N H 3 (g )

    Energia livre de GibbsEnergia livre de Gibbs74

    Inicialmente, a amnia ser produzida espontaneamente (Q < Keq).

    Aps um determinado tempo, a amnia reagir espontaneamente para formar N2 e H2 (Q > Keq).

    No equilbrio, G = 0 e Q = Keq.

  • 75

    Disciplina de Qumica Geral Profa. Marcia Margarete Meier

  • Variaes de energia livre padro Podemos arranjar em forma de tabelar as energias livres padro de

    formao, Gf (entalpias padro de formao). Estados padro so: slido puro, lquido puro, 1 atm (gs), 1 mol/L de

    Energia livre de GibbsEnergia livre de Gibbs76

    Estados padro so: slido puro, lquido puro, 1 atm (gs), 1 mol/L de concentrao (soluo) e G = 0 para os elementos.

    O G para um processo dado por

    A quantidade de G para uma reao nos diz se uma mistura de substncias reagir espontaneamente para produzir mais reagentes (G > 0) ou produtos (G < 0).

    Disciplina de Qumica Geral Profa. Marcia Margarete Meier

  • Focaremos em G = H - TS: Se H < 0 e S > 0, ento G sempre negativo -

    ESPONTNEO

    Se H > 0 e S < 0, ento G sempre positivo. (Isto , oinverso de 1.)- NO ESPONTNEO

    EnergiaEnergia livrelivre e e temperaturatemperatura77

    inverso de 1.)- NO ESPONTNEO

    Se H < 0 e S < 0, ento G negativo em baixastermperaturas.

    Se H > 0 e S > 0, ento G negativo em altastemperaturas.

    Mesmo que uma reao tenha um G negativo, ela pode ocorrermuito lentamente para ser observada.

    Disciplina de Qumica Geral Profa. Marcia Margarete Meier

  • Energia livre e temperaturaEnergia livre e temperatura78

    T=-

    Disciplina de Qumica Geral Profa. Marcia Margarete Meier

    T=-T=

    Stotal = Ssis + SvizQuando o equilbrio atingido entalpia sistema = entalpiavizinhana, S

    total= 0

    Portanto, no equilbrio, G = 0