Fluxo de energia
Fluxo de energia <ul><li>Primeira Lei da Termodinâmica </li></ul><ul><ul><li>Energia: capacidade de realizar trabalho </li...
Fluxo de energia <ul><li>Primeira Lei da Termodinâmica </li></ul><ul><ul><li>Trabalho:  </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>sen...
Fluxo de energia <ul><li>Primeira Lei da Termodinâmica </li></ul><ul><ul><li>Energia potencial </li></ul></ul><ul><ul><ul>...
Fluxo de energia <ul><li>Primeira Lei da Termodinâmica </li></ul><ul><ul><li>A energia total é sempre conservada </li></ul...
Fluxo de energia <ul><li>Primeira Lei da Termodinâmica </li></ul><ul><li>Calor </li></ul><ul><li>trabalho </li></ul><ul><l...
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Fluxo de energia <ul><li>a fronteira entre o sistema e o meio externo  </li></ul><ul><ul><li>suas propriedades irão determ...
Fluxo de energia
Fluxo de energia <ul><li>A execução de um trabalho corresponde a uma variação de energia.  </li></ul><ul><li>Mas nem toda ...
Fluxo de energia <ul><li>Primeira Lei da termodinâmica = princípio da conservação da energia </li></ul><ul><ul><li>Se um s...
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Fluxo de energia – segunda lei  <ul><li>Direção dos processos espontâneos </li></ul><ul><li>Na natureza, certos eventos tê...
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Fluxo de energia <ul><li>Segunda Lei da Termodinâmica:  </li></ul><ul><ul><li>a entropia total sempre aumenta </li></ul></...
Fluxo de energia <ul><li>A entropia está relacionada com a temperatura </li></ul><ul><ul><li>Alguma energia é armazenada n...
Equilíbrio <ul><li>Equilíbrio </li></ul><ul><ul><li>Sem tendência de mudança (as forças que atuam em sentidos opostos estã...
Energia livre e potencial químico <ul><li>ΔG = energia livre (Gibbs) – máximo trabalho que é possível realizar </li></ul><...
Energia livre e potencial químico <ul><li>Processo espontâneo? </li></ul>
Reações Redox <ul><li>Oxidação e redução referem-se à transferência de elétrons entre um doador e um aceptor </li></ul><ul...
Reações Redox <ul><li>2 Fe 2+  ↔ 3 Fe 3+  + 2 e -  (oxidação do Ferro) </li></ul><ul><ul><li>½ O 2 +2H + +2e  -  ↔ H 2 O (...
Reações Redox
Reações Redox
Potencial eletroquímico <ul><li>1) Transporte de substâncias sem carga elétrica entre dois compartimentos com concentraçõe...
Potencial eletroquímico <ul><li>Se C1>C2    ∆G é negativo (processo natural) </li></ul><ul><li>Caso C2>C1    ∆G é positi...
Potencial eletroquímico <ul><li>2) Transporte de íons através de membrana: depende de diferenças de potencial elétrico (ca...
Potencial eletroquímico <ul><ul><li>O  ∆G na figura é positivo (processo endergônico) </li></ul></ul><ul><ul><li>Na figura...
Potencial eletroquímico <ul><li>O acúmulo de cátions numa célula ou compartimento desta é chamado de  força próton motora ...
Potencial eletroquímico Complexo ATP-sintase H+ acumulado no Interior do tilacóide Membrana Enzima
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Fluxo De Energia

  1. 1. Fluxo de energia
  2. 2. Fluxo de energia <ul><li>Primeira Lei da Termodinâmica </li></ul><ul><ul><li>Energia: capacidade de realizar trabalho </li></ul></ul>
  3. 3. Fluxo de energia <ul><li>Primeira Lei da Termodinâmica </li></ul><ul><ul><li>Trabalho: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>sentido mecânico = mover um corpo contra uma força opositora. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>O trabalho realizado é o produto da força pela distância do deslocamento </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>W = f. Δ l </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Sentido biológico = deslocamento contra quaisquer das forças que permitem aos seres vivos gerar potencial mecânico, elétrico, osmótico ou químico. </li></ul></ul></ul>
  4. 4. Fluxo de energia <ul><li>Primeira Lei da Termodinâmica </li></ul><ul><ul><li>Energia potencial </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Capacidade de realizar trabalho derivada da posição de um objeto. </li></ul></ul></ul>
  5. 5. Fluxo de energia <ul><li>Primeira Lei da Termodinâmica </li></ul><ul><ul><li>A energia total é sempre conservada </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Δ U = Δ Q +Δ W </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Q = quantidade de calor absorvida pelo sistema </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>W = quantidade de trabalho realizado no sistema </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>U = energia líquida colocada no sistema (calor ou trabalho) </li></ul></ul></ul></ul>
  6. 6. Fluxo de energia <ul><li>Primeira Lei da Termodinâmica </li></ul><ul><li>Calor </li></ul><ul><li>trabalho </li></ul><ul><li>Gás comprimido por êmbolo </li></ul><ul><li>a variação da energia interna de um sistema é igual à diferença entre o calor transferido para o sistema e o trabalho executado pelo sistema. </li></ul>
  7. 7. Fluxo de energia <ul><li>o sistema: é o objeto do estudo (meio de reação,uma quantidade de um corpo puro, um ser vivo,etc.) </li></ul><ul><li>seu meio externo; é o resto do universo (que poderá ser limitado ao meio ambiente próximo) </li></ul>
  8. 8. Fluxo de energia <ul><li>a fronteira entre o sistema e o meio externo </li></ul><ul><ul><li>suas propriedades irão determinar quais trocas podem existir entre o sistema e o meio externo: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>sistema fechado: a fronteira não permite troca de matéria </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>sistema aberto: trocas de matéria são possíveis entre sistema e meio externo. É ,por exemplo, um ser vivo (sistema) que se alimenta no seu meio externo. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>sistema isolado: nenhuma troca de matéria ou energia entre sistema e meio externo. É a bomba calorimétrica. </li></ul></ul></ul>
  9. 9. Fluxo de energia
  10. 10. Fluxo de energia <ul><li>A execução de um trabalho corresponde a uma variação de energia. </li></ul><ul><li>Mas nem toda variação de energia tem a contrapartida de um trabalho realizado. </li></ul><ul><ul><li>Um corpo pode transferir energia para outro devido a diferenças de energia cinética média das suas moléculas, ou seja, diferenças de temperaturas . Essa transferência de energia sem trabalho físico visível é denominada calor . </li></ul></ul>
  11. 11. Fluxo de energia <ul><li>Primeira Lei da termodinâmica = princípio da conservação da energia </li></ul><ul><ul><li>Se um sistema não troca energia com a vizinhança, o sistema permanece com a mesma energia </li></ul></ul><ul><li>A mudança da energia no sistema é a diferença entre a energia perdida e ganha da vizinhança </li></ul><ul><li>Energia e trabalho são interconversíveis </li></ul><ul><li>Como isto ocorre numa planta??? </li></ul><ul><li>. </li></ul>
  12. 12. Fluxo de energia <ul><li>. </li></ul>
  13. 13. Fluxo de energia – segunda lei <ul><li>Direção dos processos espontâneos </li></ul><ul><li>Na natureza, certos eventos têm um desfecho previsível... </li></ul><ul><li>A maçã não voltará naturalmente à copa da árvore </li></ul><ul><ul><li>Os processos tendem a ocorrer no sentido em que a energia interna é menor </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>ΔU é negativo </li></ul></ul></ul>
  14. 14. Fluxo de energia <ul><li>Há exceções: </li></ul><ul><ul><li>Derretimento do gelo: a 1 ºC o gelo derrete e a água na forma líquida tem energia maior do que o gelo (houve aumento na energia livre??) – o quê mais foi mudado? </li></ul></ul>
  15. 15. Fluxo de energia <ul><li>Entropia </li></ul><ul><ul><li>quantidade de energia no sistema não disponível para realizar trabalho, corresponde ao grau de aleatoriedade do sistema </li></ul></ul>
  16. 16. Fluxo de energia <ul><li>Segunda Lei da Termodinâmica: </li></ul><ul><ul><li>a entropia total sempre aumenta </li></ul></ul><ul><ul><li>ΔS = positivo = processo espontâneo </li></ul></ul>
  17. 17. Fluxo de energia <ul><li>A entropia está relacionada com a temperatura </li></ul><ul><ul><li>Alguma energia é armazenada nas vibrações e oscilações dos átomos </li></ul></ul><ul><ul><li>Δ S = Δ Q / T </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Δ Q = calor </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>T = temperatura </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Capacidade de calor de um sistema </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Quantidade de energia requerida para mudar em 1 ºC a temperatura </li></ul></ul></ul>
  18. 18. Equilíbrio <ul><li>Equilíbrio </li></ul><ul><ul><li>Sem tendência de mudança (as forças que atuam em sentidos opostos estão equilibradas) </li></ul></ul>Estado inicial Equilíbrio
  19. 19. Energia livre e potencial químico <ul><li>ΔG = energia livre (Gibbs) – máximo trabalho que é possível realizar </li></ul><ul><ul><li>ΔG≈ Δ U-T Δ S </li></ul></ul><ul><ul><li>ΔG = negativo (processo espontâneo) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>A energia livre ao final será menor que no início do processo </li></ul></ul></ul><ul><li>Um reação é dita exergônica se ΔG é negativo. </li></ul><ul><li>As reações endergônicas necessitam de energia externa. </li></ul><ul><li>No equilíbio ΔG=0 </li></ul>
  20. 20. Energia livre e potencial químico <ul><li>Processo espontâneo? </li></ul>
  21. 21. Reações Redox <ul><li>Oxidação e redução referem-se à transferência de elétrons entre um doador e um aceptor </li></ul><ul><ul><li>Doador = oxidado (agente redutor) </li></ul></ul><ul><ul><li>Aceptor = reduzido </li></ul></ul>
  22. 22. Reações Redox <ul><li>2 Fe 2+ ↔ 3 Fe 3+ + 2 e - (oxidação do Ferro) </li></ul><ul><ul><li>½ O 2 +2H + +2e - ↔ H 2 O (redução da água) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>2Fe 2+ ½ O 2 +2H + ↔ 3 Fe 3+ + H 2 O </li></ul></ul></ul><ul><li>A tendência da substância doar ou receber elétrons é medida pelo potencial redox </li></ul>
  23. 23. Reações Redox
  24. 24. Reações Redox
  25. 25. Potencial eletroquímico <ul><li>1) Transporte de substâncias sem carga elétrica entre dois compartimentos com concentrações diferentes (C1 e C2) depende de diferenças de potencial químico (concentração): </li></ul><ul><ul><li>o trabalho necessário para movimentar 1 mol de soluto de C1 para C2 é dado por: </li></ul></ul>Membrana que permite a passagem somente do soluto C1 C2 C1 C2
  26. 26. Potencial eletroquímico <ul><li>Se C1>C2  ∆G é negativo (processo natural) </li></ul><ul><li>Caso C2>C1  ∆G é positivo (processo endergônico – necessita de energia) </li></ul>Aumenta entropia Reduz entropia C1 C2 C1 C2
  27. 27. Potencial eletroquímico <ul><li>2) Transporte de íons através de membrana: depende de diferenças de potencial elétrico (cargas) e químico (concentração). </li></ul><ul><ul><li>A diferença entre as cargas no interior e exterior da membrana é o potencial de membrana. </li></ul></ul><ul><ul><li>O trabalho para mover 1 mol de um íon de 1 para 2, contra um potencial de membrana de ∆E volts é dado por: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>z = valência do íon, F é a constante de Faraday. </li></ul></ul></ul>+ + + + + + + + + + + + - + - + - + - + + + + + 1 2
  28. 28. Potencial eletroquímico <ul><ul><li>O ∆G na figura é positivo (processo endergônico) </li></ul></ul><ul><ul><li>Na figura o cátion se move contra um potencial de membrana (excesso de cargas positivas no interior da célula) e contra a alta concentração do soluto no interior da célula. </li></ul></ul>+ + + + + + + + + + + + - + - + - + - + + + + + 1 2
  29. 29. Potencial eletroquímico <ul><li>O acúmulo de cátions numa célula ou compartimento desta é chamado de força próton motora </li></ul>Potencial elétrico Potencial químico
  30. 30. Potencial eletroquímico Complexo ATP-sintase H+ acumulado no Interior do tilacóide Membrana Enzima

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