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TERMOQUÍMICA

PROF. VITOR LORENZO

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

TERMOQUÍMICA

Sistema parte do universo que desejamos estudar

SISTEMAS

ABERTO FECHADO ISOLADO

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

TERMOQUÍMICA

Trabalho em geral, implica em deslocamento macroscópico (empurrar um objeto)

(-) sistema realiza trabalho(+) sistema sofre trabalho

w = Pext VΔ

P

Vw=área

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

1ª LEI DA TERMODINÂMICA

A variação da energia interna é resultante da energia do sistema subtraída do trabalho realizado.

ΔU = 0 ???????

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

CALORÍMETRO

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)

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

ENTALPIA

Entalpia dos processos físicos não há mudança na natureza química (transição de fase)

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

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

ENTALPIA

Entalpia de formaçãoEntalpia de combustão

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)

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

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

3ª LEI DA TERMODINÂMICA

Direção de mudança espontânea

Direção da diminuição da energia livre

G = H - T SΔ Δ Δ

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

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