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  • A 1 Lei da TermodinmicaFsico-Qumica

  • Termodinmica O que significa?No incio, ocupou-se do estudo dos processos que permitiam converter calor em trabalho

  • Mquina a vapor de Thomas Newcomen Como aumentar a eficincia destas mquinas?

  • Termodinmica o ramo da Fsico Qumica que estuda: Os processos em que h transferncia de energia e/ou transformaes de energia em sistemas macroscpicos, em termos de variveis macroscpicas como:presso (P), volume (V), rea (S) ou comprimento (L), temperatura (T), campo magntico (B), magnetizao do material (M), tenso superficial ( ), etc (as variveis de interesse dependem do sistema que se est a estudar)As propriedades fsicas dos sistemas que so determinantes nos processos de transferncia de energia (condutividades e capacidades trmicas, coeficientes de expanso e compressibilidade, ...)

  • TermodinmicaFormalismo termodinmico pode ser aplicado aos mais diversos sistemas.

    gs, lquido ou slido num recipiente;

    corda esticada ou barra metlica;

    membrana esticada;

    circuito elctrico;

    man num campo magntico.

  • Exemplo: lquido num recipienteEnergia potencial gravtica,mghEnergia cintica de rotaodas psEnergia interna dasmolculas de gua

  • SistematermodinmicoUma certa poro de matria, que pretendemos estudar, suficientemente extensa para poder ser descrita por parmetros macroscpicos. Vizinhanado sistemaAquilo que exterior ao sistema e com o qual o sistema pode, eventualmente, trocar energia e/ou matria.FronteiraSuperfcie fechada, real (uma parede, uma membrana, etc) ou abstracta (imaginada por ns), que separa o sistema da sua vizinhana.Termodinmica vocabulrio

  • Sistema: gs num recipiente de parede mvelVizinhana: ar exterior ao recipienteExemplo: Gs contido num cilindro com uma parede mvelParede mvel (mbolo)Superfcie lateral do cilindroBase do cilindro++Fronteira: paredes dorecipiente

  • Sistema e vizinhanasSistema

    parte do universo a qual temos interesse particularVizinhanas

    parte do universo na qual fazemos nossas observaes.

  • Tipos de SistemasPodemos distinguir trs tipos de sistemas:Aberto

    um sistema que pode trocar energia e massa com as vizinhanas, podendo sofrer mudanas em sua composio.

  • Tipos de SistemasFechado

    um sistema que pode trocar energia mas no pode trocar massa com as vizinhanas.

  • Tipos de SistemasIsolado

    um sistema que no pode trocar energia nem massa com as vizinhanas.

  • Tipos de Sistemas

  • Variveis TermodinmicasGrandezas macroscpicas mensurveis e que servem para caracterizar o sistema. Temperatura (t), presso (P), volume (V), magnetizao de um man (M), rea superficial de um lquido (S), tenso numa corda (T), etc

  • Variveis TermodinmicasTemperaturaInterpretao microscpica

    Medida da energia cintica mdia dos tomos ou molculas que constituem o sistema.

    Exemplo:gases: energia cintica de translao; slidos: energia cintica de vibrao.

  • Variveis TermodinmicasTemperaturaDefinio operacional a grandeza que se mede com um termmetro.A temperatura lida no termometro ao fim de um certo tempo (tempo de relaxao), quando A e B atingirem o equilbrio trmico.

  • Variveis TermodinmicasTemperaturaDe uma maneira geral, objetos a temperaturas diferentes colocados em contato trmico trocam calor at atingirem a mesma temperatura. Diz-se ento que o sistema atingiu o equilbrio trmico.

  • Lei Zero da TermodinmicaDois sistemas (A e B) em equilbrio trmico com um terceiro sistema (C) esto tambm em equilbrio trmico um com o outro. Isto , verifica-se a propriedade transitiva da relao de equilbrio trmico.A temperatura a propriedade que comum a sistemas que se encontram em equilbrio trmico (mesma classe de equivalncia).

  • ExerciciosUm pedao de gelo e um termmetro que est acusando 25 oC so colocados em uma caixa com vcuo. Aps alguns minutos observa-se o decrscimo da temperatura no termmetro. Por que isso ocorre?

    2. Na parede de uma sala h um termmetro indicando 25C. Discuta qual pode ser a temperatura dos outros objetos da sala.

    3. Discuta a possibilidade de dois corpos estarem em equilbrio trmico sem que estejam em contato um com o outro.

  • Estado de Equilibrio TermodinmicoEstado termodinmico caracterizado por um valor uniforme (o mesmo por todo o sistema) e estacionrio (no varia com o tempo) das variveis termodinmicas.Equilbrio trmicoValor uniforme da temperatura(contacto trmico entre sub-sistemas)Equilbrio mecnicoValor uniforme da presso (nocaso de gases).Equilbrio qumicoValor uniforme das concentraesqumicas.

  • Processo TermodinmicoTransformao de um estado de equilbrio do sistema noutro estado de equilbrio, por variao das propriedades termodinmicas do sistema.Exemplo: Expanso/compresso de um gs ideal

  • Gs ideal: superfcie PvT Cada estado de equilbrio representado por um ponto na superfcie PvT e cada ponto na superfcie representa um estado de equilbrio possvel.

  • A Conservao de EnergiaEnergia: a capacidade de realizar trabalho.

    Trabalho : o movimento contra uma fora que a ele se ope.

    Exemplos: Quando um msculo se contrai e relaxa, a energia armazenada em suas fibras proteicas liberada como trabalho utilizado para caminhar, levantar um peso.

    A sntese de molculas biolgicas e a diviso celular so manifestaes de trabalho em nvel molecular.

  • Lei da Conservao de EnergiaA energia no pode ser criada nem destruda, mas simplesmente convertida de uma forma em outra e transportada de um lugar para o outro.

  • Calor e TrabalhoCalor a transferncia de energia devida a uma diferena de temperatura entre o sistema e as vizinhanas.

    Quando o sistema realiza trabalho dizemos que a energia transferida como trabalho.

    Quando o sistema aquece as vizinhanas (ou vice-versa) dizemos que a energia foi transferida como calor.

  • Calor (q) um modo de transferncia de energia e no forma de energia !O calor sempre escoa do sistema de maior temperatura para o sistema de menor temperatura (Lei Zero)

    Tomando o sistema como referncia temos que:Unidades de q:Joules (J); 1 J = Pa m3Quilojoule (KJ) Grandes quantidades de calor ou alguma outra forma de energia esto envolvidas.

    ProcessoSinal de qNome do ProcessoO sistema ganha calorPositivo (q> 0)EndotrmicoO sistema perde calorNegativo (q

  • Calor (q)O processo que libera calor para vizinhana chamado de exotrmicoCombusto de compostos orgnicosQuebra oxidativa dos nutrientes

  • Calor (q)O processo que absorve calor da vizinhana chamado de endotrmicoA + B + ENERGIA C +D

  • Calor (q)Calor - Modo de transferncia de energia resultante da diferena de temperatura entre dois sistemas (ou um sistema e a vizinhana):q > 0 calor que entra no sistema q < 0 calor que sai do sistema

  • Trabalho (w) uma transferncia de energia que pode causar um movimento contra uma fora que se ope a esse movimento.

    O trabalho feito durante a expanso um gs. O sistema exerce sobre o pisto uma fora maior que a fora oposta.w sistema < 0 O sistema se expande e realiza trabalho sobre as vizinhanas.

  • Trabalho (w)O trabalho feito durante a compresso de um gs:O sistema exerce sobre o pisto uma fora menor que a fora oposta.w sistema > 0 O sistema comprimido e as vizinhanas realizam trabalho sobre o sistema.

  • Trabalho (w)O trabalho pode ser feito sobre o sistema ou as vizinhanas de um sistema podem realizar trabalho sobre o sistema. Unidades de w:Joules (J); 1 J =1 Pa m3 Quilojoule (KJ) = 1 x 103 J

    Trabalho realizadoProcessoSinal de wAs vizinhanas realizam trabalho sobre o sistema CompressoPositivo (w> 0)O sistema realiza trabalho sobre as vizinhanasExpansoNegativo (w

  • Trabalho de Expanso (w)Expanso (ou compresso) de um gsQuando um gs sofre uma expanso h trabalho realizado.dV

  • Trabalho de Expanso (w)Expanso contra presso externa constanteNuma expanso contra presso externa constante temos:Numa expanso livre, contra o vcuo, presso exterior nula (pext = 0), logo W=0.Isto representa o trabalho mnimo de expanso de um sistema.

  • Trabalho de Expanso (w)Isto representa o trabalho mnimo de expanso de um sistema.E o trabalho mximo de expanso?O trabalho mximo de expanso obtido quando a presso externa apenas infinitesimalmente menor que a presso do gs no sistema.Estado de Equilbrio MecnicoSistema em eq. Mecnico realiza um trabalho mximo de expanso.

  • Trabalho de Expanso (w)O trabalho mximo de expanso obtido quando a presso externa apenas infinitesimalmente menor que a presso do gs no sistema.Sistema em Equilbrio MecnicoE se presso externa for infinitesimalmente maior que a presso do gs no sistema?

    Processo reversvel

  • Trabalho de Expanso (w)Podemos resumir essa discusso nos seguintes pontos:1. Um sistema realiza trabalho mximo de expanso quando a presso externa igual a presso do sistema (pext = psist)2. Um sistema realiza trabalho mximo de expanso quando est em equilbrio mecnico com as vizinhanas.3. O trabalho mximo de expanso realizado num processo reversvel.

  • Trabalho de Expanso (w)Trabalho mximo de expansoTrabalho de Expanso Isotrmica reversvel Um gs perfeito pode sofrer uma transformao reversvel. Esta uma sucesso de estados de equilbrio em que as propriedades do sistema no so alteradas significativamente. Considerando a expanso isotrmica de um gs perfeito temos:R = 8.314 J.K-1.mol-1

  • Trabalho de Expanso (w)Trabalho mximo de expansoTrabalho de Expanso Isotrmico reversvel Se Vf > Vi, ento Vf/Vi >1 e o logaritmo positivo portanto, w negativo. O trabalho realizado ser tanto maior , para uma variao de volume do gs, quanto maior for a temperatura do gs.

  • ExercciosExerccio 1O volume de um gs aumenta de 2 L at 6 L, a temperatura constante. Calcule o trabalho feito pelo gs se ele se expandir (a) contra o vcuo e (b) contra uma presso constante de 1.2 atm. (1 atm = 101325 Pa) Exerccio 2Um gs sofre uma expanso a temperatura constante, de 264 mL at 971 mL. Calcule o trabalho feito pelo gs se ele se expandir contra uma presso externa de 4 atm. Exerccio 3Calcule o trabalho realizado por um sistema onde ocorre uma reao que resulta na formao de 1,0 mol de CO2 (g) e 100 kPa. Durante o processo, o aumento de volune de 25 L sob essas condies. Exerccio 4Calcule o trabalho realizado quando um mol de Ar(g) confinado num cilindro de 1,0 L a 25 oC se expande isotermica e reversivelmente at o volume de 2,0 L.

  • 1 Lei da Termodinmica A 1 Lei da termodinmica uma generalizao da lei da conservao da energia que engloba mudanas na energia interna (U) de um sistema.Energia interna (U):

    a soma de todas as contribuies de energia cintica e de energia potencial de todos os tomos, ons, molculas que formam o sistema.

    a energia total de um sistema.Sistema O acrscimo de energia armazenado sob a forma de um incremento das energias cintica e potencial.

  • 1 Lei da Termodinmica H dois mecanismos pelos quais podemos alterar a energia interna do sistema:Processos envolvendo a transferncia de energia pela realizao de trabalho;

    Processos envolvendo a transferncia de energia pela troca de calor.Energia interna: uma propriedade extensiva do sistema.Ua = 2Ub mantidas as demais condies

  • Variao da Energia (U)Na prtica, no podemos medir a energia interna total de um sistema.Mas podemos determinar as variaes de energia interna (U) pelo conhecimento da energia fornecida ou perdida como calor e trabalho:U = w + qOnde: w = Trabalho realizado pelo sistema ou realizado sobre o sistema;q= calor trocado entre o sistema e as vizinhanasDe acordo com Atkins Fsico Qumica Fundamentos - 3 ed :q > 0 calor adicionado ao sistema (U aumenta)q < 0 calor retirado do sistema (U diminui)w < 0 trabalho realizado pelo sistema (U diminui)w > 0 trabalho realizado sobre o sistema (U aumenta)

  • Variao da Energia (U)U = w + qSe, o sistema realiza trabalho w = - 10 kJ e no troca calor com as vizinhanas

    Ento, U = - 10 kJ , o sinal indica que houve uma diminuio da energia interna do sistema.Se,o sistema perde calor q = -20 kJ para a vizinhana e no realiza trabalho e nem recebe trabalho das vizinhanas.

    Ento, U = -20 kJ , o sinal indica que houve uma diminuio da energia interna.

  • Variao da Energia (U)U = w + qSe,o sistema realiza trabalho w = -10 kJ e libera q -20 kJ para as vizinhanas.

    Ento, U = -10 kJ + (-20 kJ)U = - 30 kJo sinal indica que houve uma diminuio da energia interna do sistema.Se, a vizinhana realiza trabalho sobre o sistema w = +10 kJ e no h troca de calor entre o sistema e a vizinhaa

    Ento U = +10 kJ o sinal indica que houve um aumento da energia interna.

  • Variao da Energia (U) para um gs idealU = w + qPara um gs ideal:

    A energia total do sistema constante.

    Para uma expanso isotrmica: q = - w

    U = 0Expanso Isotrmica de um gs perfeitoA energia interna de uma amostra de um gs perfeito independente do volume que ele ocupa

  • Variao da Energia (U)A energia interna de um sistema uma funo de estado, ela depende apenas do estado atual do sistema, independentemente de como este estado foi atingido. Ou sejaU = U (n, p, T,...)Ufinal Uinicial

  • Energia Interna (U)A variao na energia de um sistema : U = Ufinal - Uinicial Quando nenhum trabalho realizado pelo sistema, o aumento da energia do sistema :

    U = q ( No h trabalho realizado)

    Se trabalho realizado pelo ou sobre o sistema, mas no h calor absorvido ou liberado:

    U = w ( No h calor transferido)

  • Energia Interna (U)1 Lei da TermodinmicaU = w + qA variao da Energia interna (U) de um sistema fechado igual energia que passa , como calor ou trabalho, atravs de suas fronteiras.

  • Energia Interna (U)U = w + qPara Sistemas onde ocorre reaes qumicas:

    O trabalho feito por um sistema a presso constante proporcional variao de volume.

    Se realizarmos a reao em um recipiente de volume constante, o sistema no consegue realizar trabalho de expanso (w = 0 ).

    Assim, a volume constante U = q

  • Energia Interna (U)U = w + q

  • ExercciosExerccio 1: 4,0 KJ de calor so fornecidos a uma quantidade de ar. Calcule U para o ar se (a) nenhum trabalho realizado pelo ar; (b) o ar se expande e realiza 0,5 KJ de trabalho; (c) 1,0 KJ realizado na compresso do ar ao mesmo tempo que ele aquecido.

    Exerccio 2: Uma quantidade de ar expandida e realiza 5,0 KJ de trabalho. Quanto calor fornecido ao ar se a energia do ar aumenta em (a) 5,0 KJ; (b) 2,0 KJ ; (c) 0 KJ?

    Exerccio 3: Os nutricionistas esto interessados no uso da energia pelo corpo humano, que pode ser considerado um sistema termodinmico. Suponha que durante um experimento, uma pessoa produza 622 KJ de trabalho em uma bicicleta ergomtrica e perca 82 KJ de calor. Qual a variao de energia interna da pessoa?

    Exerccio 4: Uma bateria carregada pelo fornecimento de 250 kJ de energia na forma de trabalho eltrico mas h uma perda de 25 kJ de energia como calor para as vizinhanas durante o processo. Qual a variao da energia interna da bateria?

  • ExercciosExerccio 5: Deve-se converter 1 kg de gua a 100 0C em vapor dgua na mesma temperatura presso atmosfrica (P = 1,01.105 N/m2). O volume da gua varia de 1,0 x10-6 m3 do lquido para 1671x10-6 m3 de gs. O calor latente devaporizao para essa presso Lv = 2.256 x 106 J/kg. Considere Qvapor = m * LV

    a) Qual o trabalho realizado pelo sistema? b) Qual a variao da energia interna do sistema?

  • ExercciosExerccio 6: Quando um sistema levado do estado i para o estado f ao longo da trajetria iaf na figura o sistema recebeu 50 cal de calor e foi observado que o sistema realizou 20 cal de trabalho . Ao longo da trajetria ibf , a quantidade de calor recebida pelo sistema foi 36 cal.a) Qual o valor do trabalho ao longo da trajetria ibf? b) Se W = -13 cal para a trajetria de volta fi , qual ser a quantidade de calor gerada para essa trajetria?

  • 1 Lei da Termodinmicaw = 0V = 0Transformao de 1 2Volume invarivelIsovolumtrica Processo isovolumtrico ou isocrico (Transformao a volume constante )U = w + qU = q Aplicao da Primeira Lei da Termodinmica

  • Processo Isotrmico (Transformao a temperatura constante )mbolo movimentado lentamente1 Lei da Termodinmicaq = wU = 0 T=0 Aplicao da Primeira Lei da Termodinmica

  • Primeira Lei da Termodinmica

    U = w + q

    q = 0 U= + Wq = 0O processo ocorre to rapidamente que o sistema no troca calor com o exterior.Wrea sob o grafico Processo adiabtico (Transformao sem troca de calor) Quando sistema passa por uma expanso adiabtica, sua temperatura diminui. Quando sistema passa por uma compresso adiabtica, sua temperatura aumenta.Aplicao da Primeira Lei da Termodinmica

  • Processo Cclicos (Estado inicial igual ao Estado Final )3.- wciclo = w = rea 12341wciclo > 0 qciclo 0

    O sentido do ciclo no diagrama PV : horrio. O sistema recebe q e realiza w1a Lei da TermodinmicaUciclo = wciclo + qciclo qciclo = - wciclo1.- Uciclo = U = 02.- qciclo = qAplicao da Primeira Lei da Termodinmica

  • A temperatura do gs no estado inicial e final tem que ser a mesma.So processos sbitos em que no se conhece a presso e volume nos estados intermedirios. Expanso livre : So processos adiabticos nos quais nenhum trabalho realizado. Aplicao da Primeira Lei da Termodinmica

  • Expanso livre de um gs:Retirada daparedeParedes adiabticasNo troca calorNo empurra paredeSe temperatura no mudaVerdade para gs ideal !!Energia Interna do Gs Ideal:

  • Como medir o calor (q)?O calor liberado ou absorvido durante as transformaes fsicas e qumicas medido no laboratrio por meio de um calormetro. (Calorimetria)Bomba CalorimtricaAssume-se que a quantidade de calor absorvido (ou liberado) pela combinao de gua, o interior do calormetro, a bomba e a mistura reagente seja igual produzida (ou absorvida) pela reao que ocorre na bomba.

  • Medio de CalorA variao da temperatura observada permite calcular a capacidade calorifica (C). Capacidade calorfica (C)Relacionar a variao de temperatura provocada no calormetro por uma reao de combusto.Calibrao do Aparelho:

    q= I V tOnde: I = Corrente ( em amperes , A)V = potencial da fonte de tenso (em volts ,V) t = tempo (em segundos, s)1 A V s = 1 J

  • ExercciosEx 8: Num experimento realizado para medir o calor liberado na combusto de uma amostra de um nutriente, o composto foi queimado em atmosfera de oxignio dentro de um calormetro e a temperatura aumentou de 3,22 oC. Quando uma corrente de 1,23 A proveniente de uma fonte de 12,0 V circulou por 123 s em uma resistncia contida no calormetro, a temperatura aumentou de 4,47 oC. Qual o calor liberado pela combusto do composto?

    Ex 9: Num experimento realizado para medir o calor liberado na combusto de uma amostra de um combustvel, o composto foi queimado em atmosfera de oxignio dentro de um calormetro e a temperatura aumentou de 2,78 oC. Quando uma corrente de 1,12 A proveniente de uma fonte de 11,5 V circulou por 162 s em uma resistncia contida no calormetro, a temperatura aumentou de 5,11 oC. Qual o calor liberado pela combusto do composto?

  • Medio de CalorCapacidade calorifica Especfica (Cs) : capacidade calorfica dividida pela massa da sustncia.Cs = J K-1 g-1Capacidade calorifica molar (CM) : capacidade calorfica dividida pelo nmero de mols da sustnciaCM = J K-1 mol-1

  • Medio de CalorCapacidade calorifica a presso constante (Cp) q = n Cp,m *T

    Onde :n = nmero de molsCp,m = capacidade calorfica molarT = variao de temperatura

  • ExercciosEx 11: Uma amostra de 0,828 g de metanol (lcool de madeira, CH3OH) colocada numa bomba calorimtrica com uma quantidade de gs oxignio (sob presso) suficiente para assegurar a combusto completa. O calormetro contm 1,35 kg de gua, e capacidade calorfica do interior do calormetro (sem gua) 1,06 kJ C-1. Quando o metanol queima, a temperatura aumenta de 23,10 para 25,90 C. Qual calor molar de combusto do metanol? (Quanto calor liberado durante a combusto de 1,00 mol de metanol?)

    Ex 10: A capacidade calorfica molar ( Cp,m) da gua 75 J K-1. Calcule a variao de temperatura de uma amostra de 100 g de gua quando recebe 1 kJ de calor, ficando livre para se expandir.

  • ExercciosEx 11: Uma amostra de 0,728 g de etanol (lcool de cereais, C2H5OH) queimada no mesmo calormetro do exemplo anterior. Neste experimento, a quantidade de gua no calormetro 1,20 kg, e a temperatura aumenta de 24,86 para 29,18 C. Qual o calor molar de combusto do etanol? Resposta: 1,66 x 10 kJ mol-1.

  • Calor e EntalpiaA muitos processos ocorrem em vasos abertos para atmosfera, submetidos a presso constante, e no sendo mantidos a volume constante.

    Assim, precisamos aprender a tratar quantitativamente as trocas de energia que ocorrem devido troca de calor a presso constante.

    Assim decorre da 1 Lei da Termodinmica que: q = U - wO Calor absorvido sob condies de presso constante chamado de VARIAO DE ENTALPIA , H , do sistema.q = H ( presso constante)H = U - w

  • Entalpia e EnergiaEm muitos processos que ocorrem sob presso atmosfrica simples, o trabalho realizado sobre ou pelo sistema comparativamente pequeno, algumas vezes insignificante.H2O (s) H2O(l) H U = 6,01 KJ/mol H U

  • Entalpia e EnergiaAs variaes de entalpia que acompanham a ebulio e condensao de 1 mol de gua.

  • ExercciosEx 4: Uma certa reao metablica se realiza presso constante. Durante o processo, o sistema absorve das vizinhanas 125 kJ de calor, e como o sistema se expande no decorrer reao, ele realiza um trabalho de 12 kJ sobre as vizinhanas. Calcule o valor de q, w, U, H do sistema.

    Ex 5:Uma certa reao qumica se realiza presso consta nte e libera 225 kJ de calor. Enquanto o processo se realiza, o sistema se contrai quando as vizinhanas realizam trabalho de 15 kJ. Calcule os valores de q, w, U, e H do sistema. Resposta: q = -225 kJ, w =15 kJ, H = -225 kJ, U= -210 kJ

  • Capacidade CalorficaA capacidade calorfica de um sistema a quantidade de calor necessria para elevar a temperatura de um sistema em 1C.

    As unidades SI para a capacidade calorfica molar so joules por grau Celsius por mol:Ou

  • Capacidade Calorfica (C)A capacidade calorfica relaciona a quantidade de calor, q, absorvida por substncia ao aumento de temperatura de um sistema.q = n C T

    Onde:

    q = quantidade de calor;n = nmero de mols da substncia;C= capacidade calorfica molar; T = variao de temperatura (T= T final T inicial )

  • Capacidade Calorfica (C)

  • ExercciosEx 6: Uma amostra de 15,0 g de ouro (capacidade calorfica 25,4 J C-1mol-1) aquecida de 16,1 C para 49,3 C. Na hiptese de que a capacidade calorfica do ouro seja constante neste intervalo, calcule a quantidade de calor absorvida pelo ouro.

    Ex 7: Um pedao de cobre de 75,0 g resfriado de 128,2 para 24,1 C. Empregando os dados da Tabela 3.1, calcule quanto calor liberado pelo cobre.

  • LEI DE HESSA combinao de uma equao qumica balanceada e o correspondente valor de H para a reao chamada equao termoqumica.Lei de Hess: a variao de entalpia para qualquer processo depende somente da natureza dos reagentes e produtos e independe do nmero de etapas do processo ou da maneira como realizada a reao.C(s) + O2 (g) CO2(g) H = - 393,5 kJ

  • LEI DE HESSQuando 1,00 mol de carvo queimado com um excesso de oxignio presso constante, 1,00 mol de oxignio consumido, 1,00 mol de dixido de carbono formado, 393,5 kJ de calor liberado. A equao termoqumica para esta reao :C(s) + O2 (g) CO2(g) H = - 393,5 kJ

  • LEI DE HESS possvel realizar este processo em duas etapas.

    Primeiro, o carvo queima em uma quantidade limitada de oxignio para formar monxido de carbono:C(s) + O2 (g) CO(g) H = - 110,5 kJ Logo depois, o monxido de carbono queimado em oxignio adicional para formar dixido de carbono:CO(g) + O2 (g) CO2(g) H = - 283,0 kJ

  • LEI DE HESSSomando algebricamente as equaes qumicas das duas etapas temos

    C(s) + O2 (g) CO(g) H = - 110,5 kJCO(g) + O2 (g) CO2(g) H = - 283,0 kJC(g) + 2 O2 (g) CO2(g) H = - 383,5 kJ

  • LEI DE HESSA reao de formao aquela em que um mol de um nico produto formado a partir de seus elementos (no-combinados).

    Os valores de H das reaes de formao so geralmente tabelados, no caso em que cada substncia est no seu estado padro, ou seja, na forma mais estvel a 1 atmosfera de presso.

    Ento; o valor de H na reao de formao chamado de calor padro de formao, ou entalpia padro de formao do produto. Ele representado pelo smbolo Hf, onde o ndice superior indica estado padro, e o ndice subscrito, f, formao.

  • LEI DE HESS

  • ExercciosEx 10: Utilizando a Tabela 3.2, calcule H para a seguinte reao a 25C:

    NH3(g) + HCl(g) NH4Cl(s)

    Utilize as as seguintes reaes de formao:

  • ExercciosObserve que cada calor molar de formao multiplicado pelo nmero de mols da substncia que aparece na equao balanceada.

  • ExercciosEx 11: Determine o calor padro molar de combusto do metanol, CH3OH, em oxignio para formar dixido de carbono e vapor de gua.CH3OH(g) + 3/2 O2(g) CO2(s) + 2 H2O(g)

    Dados: Hf CO2 = - 393,5 KJ mol-1

    Hf H2O = - 241,8 KJ mol-1

    HfO2 = zero ( A entalpia de formao de substncias simples sempre igual a zero).

    HfCH3OH = - 239,0 KJ mol-1

  • ExercciosEx 12: Nas clulas biolgicas que tem suplemento abundante de O2, a glicose completamente oxidada a CO2 e H2O. As clulas musculares podem ficar com falta de O2 durante exerccios vigorosos. Nesse caso, uma molcula de glicose convertida em duas molculas de cido lctico pelo processo de gliclise. Dadas as equaes termoqumicas para a combusto da glicose e do cido lctico:C6H12O6(s) + 6 O2(g) 6 CO2(g) + 6 H2O(l) H= -2808 kJ

    CH3CH(OH)COOH(s) + 3 O2(g) 3 CO2(g) + 3 H2O(l) H= -1344 kJCalcule a entalpia-padro para a gliclise:C6H12O6(s) 2 CH3CH(OH)COOH(s)Existe alguma vantagem, do ponto de vista biolgico, entre a oxidao completa da glicose e gliclise? Explique a sua resposta.

  • ExercciosEx 13: Calcule a entalpia padro de fermentao C6H12O6(s) 2 C2H5OH (l) + 2 CO2(g)

    a partir das entalpias-padro de combusto da glicose e do etanol.Dados: Entalpias-padro de combusto:Hglicose = -2808 kJ mol-1Hetanol = - 1368 kJ mol-1

    Resp: - 72 KJ

  • Entalpias-padro de combusto

    Substncia cH (Kj mol -1)cido ctrico, C6H8O7(s)-1985cido pirvico, CH3(CO)COOH-950Carbono , C (s, grafita)-394Etanol C2H5OH(l)-1368Glicose , C6H12O6(s)- 2808Glicina, CH2(NH2)COOH (s)-969Hidrognio , H2 (g)286Isooctano, C8H18(l)5461Metano, CH4(g)-890Metanol, CH3OH(l) -726Metilbenzeno, C6H5CH3 (l)-3910Monxido de carbono, CO(g) -394Octano, C8H18 (g)-5471Propano, C3H8(g)-2220Sacarose, C12H22O11(s)-5645Uria, CO(NH2)2(s)-632

  • Entalpias-padro de formao

    Substncia fH (Kj mol -1)gua, H2O (l)-285gua, H2O (g)-241Amnia, NH3(g)-46,11Etanol C2H5OH(l)-277,69Glicose , C6H12O6(s)- 1268Glicina, CH2(NH2)COOH (s)-528,5Dixido de carbono CO2 (g)393,51Monxido de carbono CO (g)-110,53Metano, CH4(g)-74,81Metanol, CH3OH(l) -238,86Sulfeto de hidrognio, H2S(g)--20,63Dixido de enxofre, SO2(g) -296,8Trixido de enxofre , SO3-395,7Propano, C3H8(g)-2220Sacarose, C12H22O11(s)-2222Uria, CO(NH2)2(s)-333,1

  • Entalpias-padro de formao

    fH (Kj mol -1)Negativa

    Compostos Exotrmicos

    fH (Kj mol -1)Positiva

    Compostos Endotrmicos

  • ExercciosO que termodinmica?Defina os seguintes termos: energia; calor ; trabalho; sistema; vizinhanaQuais so os tipos de sistemas? D exemplos cada tipo.Discuta a seguinte afirmao: Calor e trabalho so formas de energia.O que consiste a Lei zero?Quais so os processos trmicos que um sistema pode Caracterize-os e d exemplos.Quais so os tipos de trabalho que um sistema pode realizar. Caracterize-os e d exemplos.O que entalpia?

    9. Postule a 1 lei da Termodinmica.

    10. Quando uma determinada reao se verifica a volume constante, 10,0 kJ de calor absorvido pelo sistema das vizinhanas. Calcule o valor de (a) q? (b) U? (c) H (d) w

  • Exerccios11. Uma determinada reao se realiza a presso constante. Se 8,0 kJ de calor absorvido pelo sistema, e 3,0 kJ de trabalho realizado pelo sistema sobre as vizinhanas, qual o valor de (a) q? (b) H? (c) w?12. Uma reao se realiza a presso constante. Se 8,0 kJ de calor liberado pelo sistema, e 2,0 kJ de trabalho realizado pelo sistema sobre as vizinhanas, qual o valor de (a) q? (b) U?(c) H?(d) w?13. Calcule a quantidade de calor necessria para elevar a temperatura de 1,00 g ferro de 1,6 para 92,8C.14. Quando 4,4 kg de NaCl resfria de 67,2 para 25,0C, quanto calor ganho pelas vizinhanas?

  • Exerccio 1. Uma amostra de 1,000 g de sacarose (acar de cana, C12H22O11) colocada numa bomba calorimtrica e queimada em oxignio. O calormetro contm 1,200 kg de gua, e sua temperatura aumenta de 22,90 para 25,54 /C. Se a capacidade calorfica total do interior do calormetro (sem gua) 1,230 kJC-1, qual o calor molar de combusto da sacarose?

    2. Uma amostra de 1,626 g de cnfora, C10H16O, queimada em oxignio num calormetro que contm 1,460kg de gua a uma temperatura inicial de 22,14C. A capacidade calorfica do interior do calormetro (sem gua) 1,226 kJC-l. Se a temperatura final 30,74 C, qual o calor molar de combusto da cnfora?

  • Exerccios

    3. Calcule o calor-padro molar de combusto do etanol, C2H5OH, para formar CO2(g) e H2O(l).

    4. Calcule o valor de H a 25 oC para cada uma das seguintes reaes:

  • Exerccios5. A glicose e a frutose so carboidratos simples, com frmula molecular C6H12O6. A sacarose, ou acar de mesa, um carboidrato complexo, com frmula molecular C12H22O11, que consiste em uma unidade de glicose covalentemente ligada a uma unidade de frutose. Calcule a entalpia de combusto da sacarose a partir das entalpias de formao dos reagentes e dos produtos. (Resp . -5644 kJ mol-1).

    6. Use as entalpias-padro de formao para calcular a entalpia de combusto da glicina slida a CO2(g), H2O(l) e N2(g) (Resp. -969,7 kJ mol-1)

    7. Classifique como endotrmica ou exotrmica:(a) Uma reao de combusto para qual rH = - 2020 kJ mol-1 (b) Uma dissoluo com H = + 4,0 kJ mol-1 (c) Uma vaporizao(d) Uma fuso(e) Uma sublimao.

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