TERMODINMICA

No incio, ocupou-se do estudo

dos processos que permitiam

converter calor em trabalho

calor fora,

movimento

TERMODINMICA Termodinmica: Cincia

do calor, do trabalho e das propriedades das substncias que esto relacionadas com calor e trabalho.

Sistema termodinmico

Uma certa poro de matria, que

pretendemos estudar, suficientemente

extensa para poder ser descrita por

parmetros macroscpicos.

Vizinhana do sistema

Aquilo que exterior ao sistema e com

o qual o sistema pode, eventualmente,

trocar energia e/ou matria.

Fronteira Superfcie fechada, real (uma parede,

uma membrana, etc) ou abstracta

(imaginada por ns), que separa o

sistema da sua vizinhana.

Transferncia de energia de um meio quente para um meio frio.

Sempre da temperatura mais alta para a mais baixa (Segunda Lei da Termodinmica)

A transferncia de energia termina quando os

dois meios atingem a mesma temperatura.

Calor a forma de energia que pode ser transferida de um corpo para outro unicamente como resultado da diferena de temperatura.

Taxa de transferncia de energia = (Energia/Tempo)

TRABALHO: uma transferncia de energia que pode

causar um movimento contra uma

fora que se ope a esse movimento

(w).

CALOR: Transferncia de energia devida a uma diferena de temperatura

entre o sistema e as vizinhanas (q).

TRABALHO E CALOR

UNIDADE: [J] = kg.m2.s-2

Calor sensvel: o calor causa uma variao da

temperatura do sistema - variao da energia cintica

(Haq).

Calor latente: o calor no causa variao da

temperatura do sistema - variao da energia potencial

(Htr).

tempo

Tem

per

atu

ra

Htr

Haq

Haq

Determina que, quando dois sistemas em equilbrio termodinmico tm igualdade de temperatura com um terceiro sistema tambm em equilbrio, eles tm igualdade de temperatura entre si.

Estabelece o que vem a ser um sistema em equilbrio termodinmico: dado tempo suficiente, um sistema isolado atingir um estado final - o estado de equilbrio termodinmico - onde nenhuma transformao macroscpica ser observada.

Equilbrio trmico Valor uniforme da temperatura (contacto trmico entre sub- sistemas)

Equilbrio mecnico Valor uniforme da presso (no caso de gases).

Equilbrio qumico Valor uniforme das concentraes qumicas.

Princpio da conservao da energia.

Esse princpio assegura que a energia uma propriedade termodinmica.

A energia em um sistema pode manifestar-se sob diferentes formas como calor e trabalho.

A energia pode ser interconvertida de uma forma para outra, mas a quantidade total de energia do universo, isto , sistema mais meio externo, conserva-se.

A ENERGIA INTERNA DE UM SISTEMA ISOLADO CONSTANTE

Entalpia a quantidade de energia em uma determinada reao.

Podemos calcular o calor de um sistema atravs da variao de entalpia (H).

A variao da Entalpia est na diferena entre a entalpia dos produtos e a dos reagentes, sendo assim, o calor de uma reao corresponde ao calor liberado ou absorvido em uma reao, e simbolizado por H.

Htotal = H final H inicial

A variao da entalpia depende da temperatura, presso, estado fsico, nmero de mol e da variedade alotrpica (capacidade de um elemento qumico formar duas ou mais substncias simples diferentes) das substncias.

Estado padro: a substncia est

pura a 1bar de presso

A Segunda Lei da Termodinmica assegura que a energia possui qualidade bem como quantidade, e que os processos reais ocorrem na direo da diminuio da qualidade da energia.

uma regio do espao ou uma quantidade de matria a ser estudada.

Existem trs tipos de Sistemas: Fechado Aberto Isolado

Sistema

isolado No troca energia nem matria

com a sua vizinhana.

Sistema

fechado No troca matria com a sua

vizinhana (pode trocar energia).

Sistema

aberto Troca matria com a sua

vizinhana.

Paredes mveis

(contrrio: fixas)

Permitem transferncia de

energia na forma de trabalho

mecnico.

Paredes diatrmicas

(contrrio: adiabticas) Permitem transferncia de

energia na forma de calor.

Paredes permeveis

(contrrio: impermeveis) Permitem transferncia de

matria.

Pisto

Peso

Gas

Sistema (sistema fechado) MASSA no cruza a fronteira do sistema indicada pela linha tracejada.

A MASSA est indicada pela rea cinza

A fronteira pode se mover (o pisto pode ir para frente e para traz)

Fronteira

do Sistema

Exemplo: Gs contido num cilindro

com uma parede mvel

Parede mvel (mbolo)

Superfcie lateral do

cilindro

Base do cilindro

+

+

Fronteira: paredes do

recipiente

Sistema: gs num

recipiente de parede

mvel

Vizinhana: ar exterior

ao recipiente

Sistema Aberto A fronteira geralmente no se move.(pode mover-se).

Massa e energia cruzam a fronteira.

A rea de interesse apenas a regio dentro da fronteira (linha tracejada).

um sistema fechado onde nem energia nem massa cruzam a fronteira.

Grandeza que se mede com um termmetro.

A temperatura lida no termmetro ao fim de um certo tempo (tempo de relaxao), quando A e B atingirem o equilbrio trmico.

Relao entre escalas de temperatura Celsius e Kelvin

Escala Kelvin:

15,273)()( CtKT

Escala Celsius:

Sistema

Q

T T+T

dTQ

TQ

CT

0lim

Capacidades Trmicas

Quantidade de calor que necessrio fornecer ao sistema (lentamente), para que a temperatura do sistema aumente de 1 kelvin.

Presso: fora por unidade de rea independente da orientao da superfcie foras de presso sempre perpendiculares superfcie

dAdF

p

A equao de van de Waals (vdW) uma equao de estado (um modelo) para gases compostos de partculas que tem um volume diferente de zero e foras de interao (atrativas e repulsivas).

A equao foi desenvolvida por Johanner Diderik van der Waals em 1873, baseado em uma modificao da lei dos gases ideais.

A equao tem uma aproximao melhor para comportamento de gases em condies que ocorrem interaes entre as partculas.

onde P a presso do gs, a a medida da atrao entre as partculas, V o volume do gs, b representa o volume excludo pelas partculas, R a constante universal dos gases e T a temperatura (absoluta, em Kelvin). O valor de b est ligado ao raio atmico da partcula considerada, pois trata do volume excludo.

RTbvv

aP

2

v

F

Wmximo = Wreversvel

1. O sistema realiza trabalho mximo quando a presso for mxima;

2. A presso externa nunca pode ser igual ou maior do que a interna, num trabalho de expanso;

3. O trabalho mximo obtido quando a presso externa somente infinitesimalmente menor do que a presso interna;

4. A presso interna (do gs) num trabalho de expanso no constante.