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Termodinâmica
Professora: Melissa Soares Caetano
Disciplina QUI 702
Universidade Federal de Ouro PretoInstituto de Ciências Exatas e Biológicas
Departamento de Química
Segundo Princípio da Termodinâmica
Primeiro princípio: exige apenas que energia do universo
permaneça a mesma antes e depois da transformação
Seria útil se o sistema possuísse uma propriedade que
variasse numa direção para transformação natural e na
direção oposta se transformação não natural
Ciclo de Carnot
Investigação dos princípios que governam a transformação
da energia térmica em energia mecânica
VA
VB
Fonte quente
Expansão
isotérmica
q h
Th
VC
VB
VC
VD
Th
TcVD
Expansão
adiabática
Compressão
adiabática
Compressão
isotérmica
q c
Liberação de
calor para
sumidouro frio
A máquina térmica é um dispositivo
que recebe calor de um reservatório
à temperatura elevada;
Realiza trabalho sobre a vizinhança
Deposita o calor restante em um
reservatório a temperatura mais
baixa.
Ciclo de Carnot
1q
w
absorvidoCalor
efetuadoTrabalho
21 qqw
Eficiência definida em termos das trocas térmicas
1
21
q
Kelvin: Não é possível um processo que tenha como
único resultado a absorção de calor de um reservatório
térmico e a sua completa conversão em trabalho
Eficiência da máquina térmica
21,TTf
T
qdS rev
f
i
rev
T
qSPara transformação
finita
Definição de entropia
Integral no ciclo é nula
0 T
qrev
Parte energia cinética
movimento térmico dos átomos
Dispersão de energia
O que determina o sentido da transformação
natural?
Quente
Moléculas muito desorganizadas
Transferência adicional de calor
Desordem adicional pequena
Frio
Estados de energia menos numerosos
Transferência adicional de calor
Efeito marcante sobre a desordem
Interpretação molecular
Medida da desordem
molecular
A entropia de um sistema isolado
aumenta numa mudança espontânea
Entropia
Stot > 0 vizsistot SSS
Transformação espontânea 0totdS
0 vizdSdS vizdSdS
Entropia total aumenta quando processo ocorrer no
sistema
qqviz
T
qdS
Todo calor que sistema recebe
provém das vizinhanças
qqviz
Desigualdade de Clausius
Sistema isolado das vizinhanças
0q 0dS
Entropia não pode diminuir em transformação espontânea
Entropia de transição de fase
Transição de fase
Modificação do grau de ordem molecular
Variação da entropia
Pressão constante
Hq trs
trs
trstrs
T
HS
Exotérmica
0 Strs0 Htrs
Endotérmica
0 Strs0 Htrs
trs
trstrs
T
HS
Congelamento
Fusão
Entropia de transição de fase
Entropia na expansão isotérmica reversível de
um gás perfeito
i
f
V
VlnnRS
dTCdVdU VT
wqdU
T
qdS
pdVw
if VV
0S
00
Pressão constante
qrev = Cp dT
f
i
p
ifT
dTC)T(S)T(S
i
fpi
f
i
pifT
TlnC)T(S
T
dTC)T(S)T(S
Variação da entropia com a temperatura
f
i
rev
T
qS
agentes
m
odutos
mr SSSRe
0
Pr
00
Positiva formação de gás na reação
Negativa consumo de gás na reação
Entropia padrão de reação
T=0 não há energia do movimento térmico
Cristal perfeito átomos ou íons
uniformemente organizados
Entropia de todos os cristais perfeitos é zero em T=0
Cristais perfeitos têm a mesma entropia em T=0
zero escolhido por conveniência
Terceiro Princípio da Termodinâmica