Termoquimica
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TERMOQUÍMICA
PROF. VITOR LORENZO
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TERMOQUÍMICA
As reações químicas são sempre acompanhadas de absorção ou liberação de energia
A termoquímica estuda as transferências de energia que ocorrem durante as transformações químicas e físicas
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TERMOQUÍMICA
Sistema parte do universo que desejamos estudar
SISTEMAS
ABERTO FECHADO ISOLADO
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TERMOQUÍMICA
Calor é energia trocada entre corpos que apresentam temperaturas diferentes de modo espontâneo
q = quantidade de calor (q>0 e q<0 ??)
ENDOTÉRMICO EXOTÉRMICO
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TERMOQUÍMICA
Trabalho em geral, implica em deslocamento macroscópico (empurrar um objeto)
(-) sistema realiza trabalho(+) sistema sofre trabalho
w = Pext VΔ
P
Vw=área
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TERMOQUÍMICA
Energia interna mede o conteúdo energético do sistema
Energia pode ser interconvertida de uma forma para outra, mas a quantidade total de energia permanece constante
ΔU = Q - W
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1ª LEI DA TERMODINÂMICA
A variação da energia interna é resultante da energia do sistema subtraída do trabalho realizado.
ΔU = 0 ???????
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CAPACIDADE CALORÍFICA
Capacidade calorífica quando o sistema troca calor sem reações químicas ou mudança de fase, a T pode ser Δrelacionada ao calor sensível
C = q T Δ
Capacidade calorífica
Quantidade de calor flui
Pequena elevação na temperatura
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CALORÍMETRO
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Água 1cal/g K Ferro 0,107 cal/g K
Qual a variação de temperatura se transferirmos 50kJ de calor por 100g de água e 100g de ferro, dados os calores específicos (1cal = 4,184J)
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ENTALPIA
Entalpia transformações usualmente ocorrem sob pressão constante e não volume
Para gases reais ...
H = U + P V Δ Δ Δ
H = U + nR T Δ Δ Δ
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ENTALPIA
Entalpia dos processos físicos não há mudança na natureza química (transição de fase)
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ENTALPIA
Entalpia de vaporização e de condensação energia necessária para superar as forças de atração do líquido e afastar as moléculas (vaporização)
H2O(l) H2O(g) H = +44,01 kJΔ
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ENTALPIA
Entalpia de fusão ou solidificação este calor tem como origem as diferenças nas forças de interação
H2O(S) H2O(L) H = +6,01 kJΔ
Sublimação pode ocorrer com qualquer substância sob condições específicas
Hsubl = Hfus + HvapΔ Δ Δ
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ENTALPIA
Entalpia de formaçãoEntalpia de combustão
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1. Numa dada mudança de estado são transferidos
44 J de trabalho para a vizinhança e a energia interna aumenta 170 J. Qual a capacidade calorífica do sistema, se a temperatura aumentou de 10 K. (R=21,4 J/K)
2. Graças à atividade metabólica, cada individuo humano produz cerca de 10 MJ de calor, em média, por dia. Se o corpo humano fosse um sistema isolado, com 65 kg de massa e capacidade calorífica de água, qual seria a elevação de temperatura em um dia? (R=37K)
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2ª LEI DA TERMODINÂMICA
Entropia medida do grau de dispersão de energia
2ª lei a entropia do universo aumenta no decorrer de todo processo natural
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2ª LEI DA TERMODINÂMICA
Sfinal>Sinicial
ΔS>0
Processo pode acontecerÉ espontâneo e irreversível
Sfinal<Sinicial
ΔS<0
Processo extremamente improvávelNunca vai ocorrer espontaneamente
Sfinal=Sinicial
ΔS=0
Processo é reversívelPode ocorrer em ambas as direções
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3ª LEI DA TERMODINÂMICA
Direção de mudança espontânea
Direção da diminuição da energia livre
G = H - T SΔ Δ Δ
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LEI DE HESS
C(grafite) + O2(g) CO2(g) H = – 94,05 kcalΔ
(H2(g) + ½ O2(g) H2O(l) H = -68,32 kcal Δ
CO2(g) + 2 H2O(l) CH4(g) + 2 O2(g) H = + 212,87 kcalΔ
C(grafite) + 2 H2(g) CH4(g) H = ?? kcal Δ
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Calcule a entalpia de reação da formação do cloreto de alumínio anidro, 2Al(s) + 3Cl2(g) 2AlCl3(s), a partir dos seguintes dados:
2Al(s) + 6HCl(aq) 2AlCl3(aq) + 3H2(g) H = Δ-1049 kJ
HCl(g) HCl(aq) H = -78,4 kJΔH2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) H = -185 kJΔAlCl3(s) AlCl3(aq) H = -323 kJΔ