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TERMODINMICA Estudo das transformaes da energia. energia potencial

energia cintica

energia mecnica

energia eltrica

Reao qumica: formao do NaCl Na+ (q) + Cl-(g)Na + (g) + e + Cl(g)

NaCl(S)

-348 +496 Na + (g) + Cl - (g) e n e r g i a Na (g) + Cl(g) Na (g) + 1 Cl (g) +121 2 Na (s) + 1 Cl (g) +108 2 -410 NaCl(s) -302 Na Cl+ (g)

-450 -787

e s t a b i l i d a d e

- liberam calor Reaes qumicas - absorvem calor

C(s) + O2

cinzas + CO2 (g) + calor

CaCO3(s)

CaO(s) + CO2(g)

- Explica porque ocorre as reaes - Permite predizer o CALOR que as reaes liberam IMPORTNCIA: - Permite predizer o TRABALHO que as reaes podem executar.

TRABALHO (W) uma medida da energia transferida pela aplicao de uma fora ao longo de um deslocamento.

W = F.d

ENERGIA uma medida da capacidade de realizar trabalho.

cintica potencial trmica elica Energia mecnica eletromagntica eltrica qumica 1 K.J = 103 J 1 J = 1.Kg.m2.s-2 Unidade Joule (J) (SI)

Energia Cintica a energia dada a um corpo por seu movimento

Ec = 1 m.v2 2Exemplo: Qual energia necessria para acelerar uma pessoa cuja massa total de 75 Kg a uma velocidade de 8,9 m.s-1, partindo do repouso e desprezando o atrito e a resistncia do ar.

Ec = 1 (75 Kg).(8,9 m.s-1) 2Ec = 3,0 Kg. m.s-1K.J Ec = 3,0 K.J

Energia Potencial Gravitacional Energia potencial de um objeto sua energia em funo de sua posio em um campo de fora.

Ep

.g.h

g = 9,81 m.s-2

Exemplo: Uma pessoa com 65 kg sobe um lance de escada entre dois andares de um prdio que esto separados por uma distncia de 3,0 m. Qual a mudana de energia potencial da pessoa.

Ep

(6,5 Kg). (9,81 m.s-2).(3 m)

Ep = 1,9 x 103 Kg.m2.s-2Ep 1,9 KJ

energia potencial resultado da posio

energia cintica resultado do movimento Energia Potencial de Coulomb a energia devido a atrao e repulso entre duas cargas eltricas.

q1 r

q2Ep =0

q1.q2 4T.I0.r

= permissividade no vcuo = 8,854 x 10-12 J-1.C2.m-1

r

Ep = 0

Ep =

q1.q2 4T.I0.rEp q1.q2 4T.I0.r

q1 = q2 > 0 Ep se r

Ep =

q1.q2 4T.I0.r

< 0 Ep

se r

Energia total de uma partcula: energia cintica + energia potencial

E = Ec + Ep

E = Ec + Ep

constante

Lei da conservao de energia

Fora (F): a influncia que modifica o estado de movimento de um objeto

F = m.a taxa de variao de sua velocidade

Velocidade (v) magnitude da taxa de troca de posio antes fora fora depois velocidade antes depois velocidade

Fora

utilizada para mover um objeto entre posies com energia potencial diferente

quando um objeto se move contra uma fora em oposio, sua energia potencial aumenta.

chamamos o movimento contra uma fora de oposio de TRABALHO

TERMODINMICA estudos do da transformaes da energia

Permite acompanhar as variaes de energia e o Primeira lei: calculo da quantidade de calor produzido por uma reao.

Segunda lei:

Explica por que algumas reaes ocorrem e outras no.

TERMODINMICA calrico

quente

fria

Carnot: o trabalho resultado do fluxo de calrico, que flua de um sistema mais quente para um mais frio

Joule: demonstrou que calor e o trabalho so duas formas de energia

Sistemas , Estados e Energia

ENERGIA transformada de uma forma para outra e transferida de um lugar para outro.

Sistema e Vizinhana

Sistema a amostra ou a mistura da qual estamos interessados

Vizinhana todo o restante (rea onde fazemos as observaes)

UNIVERSO

aberto fechado

trocam matria e energia com a vizinhana tem quantidade fixa de matria, mas pode trocar energia com a vizinhana

SISTEMA

isolado

no tem contato com a vizinhana

Trabalho e Energia

movimento de foras opostas

TRABALHO

base da definio dos principais conceitos

trabalho = fora x distncia 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

- eltrons - prtons - nutrons X = Xfinal - Xinicial

Xinicial

X = Xfinal - Xinicial U = Ufinal - Uinicial U = 7 J - 14 J U = -7J

a energia do sistema consumida trabalho, sistema negativo a para realizar do

Xfinal

energia w

diminui

X = Xfinal - Xinicial Xfinal U = Ufinal - Uinicial U=7J - 0J

a energia de sistema transferida para realizar trabalho, a energia do sistema aumenta w

Xinicial

U = +7J

positivo

- expanso Sistema - no-expanso

variao de volume

no envolve variao de volume

Trabalho de expanso

Precisamos trabalho

descobrir executado,

como quando

o o

sistema se expande pelo volume V, se relaciona com a presso externa, Pext

P = F/A

Pext = F/A

F = Pext x A

trabalho = F x d Trabalho = Pext .(A x d) V W = Pext. V Trabalho de expanso sistema perde energia V w negativo V=Axd

W = - Pext. V

equao s aplicvel quando a presso externa constante

Pext = 0

W=0

um sistema no realiza trabalho de expanso quando se expande no vcuo

expanso 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 gs sofre expanso de 500ml (0,500 L) contra uma presso de 1,20 atm. Qual foi o trabalho realizado na expanso? W = - Pext. V W = - (1,2 atm) x (0,500L) W = - 0,600 L.atm W = - 0,600 L.atm x 101,325 J L .atm

W = - 60,8 J

Energia diminui 60,8 J e o sistema realizou -60,8 J de trabalho contra a vizinhana

Presso externa varivel expanso reversvel Processo reversvel: um processo que pode ser revertido por uma mudana infinitesimal de uma varivel Pext = Pint pisto no se movePext

Pext < Pint (Pint infinitesimal maior)Pint

Pext >>> Pint

pisto se move para fora

processo irreversvel

processo reversvel

Clculo de trabalho de uma expanso reversvel W = - Pext. V dW = - Pext..dV Pext = presso do gs, P dW = - P .dV em cada etapa do processo, a presso do gs relaciona-se com o volume ela lei dos gases ideais, P = nRT V dW = - nRT .dV VVfinal Vinicial Vfinal

W=-

nRT .dV V

W = - nRTVinicial

dV V

dx = ln x + cte x

W = - nRT ln Vfinal Vinicial

O trabalho realizado por qualquer sistema sobre a vizinhana durante uma expanso contra uma presso constante calculado pela expresso:

W = - Pext. V

No caso da expanso isotrmica reversvel de um gs ideal, o trabalho calcula do pela expresso: W = - nRT ln Vfinal Vinicial Um processo reversvel um processo que pode ser invertido pela variao infinitesimal de uma varivel.