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TERMOQUÍMICA

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     PROF. VITOR LORENZO
TERMOQUÍMICA
 Asreações 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 = Pext ΔV
                              w
   (+) sistema sofre trabalho
             P



                  w=áre
                  a         V
TERMOQUÍMICA
 Energiainterna  mede o conteúdo
 energético do sistema

 Energiapode 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 ΔT pode ser
  relacionada ao calor sensível
              C= q
                  ΔT

                                   Pequena
Capacidad       Quantidade
                                 elevação na
e calorífica    de calor flui
                                 temperatura
CALORÍMETRO
 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)

   Água  1cal/g K   Ferro  0,107 cal/g K
ENTALPIA
 Entalpia
          transformações usualmente
 ocorrem sob pressão constante e não
 volume
                 ΔH = ΔU + PΔV

             Para gases reais ...

                ΔH = ΔU + nRΔT
ENTALPIA
 Entalpiados 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) ΔH = +44,01 kJ
ENTALPIA
 Entalpiade fusão ou solidificação  este
 calor tem como origem as diferenças nas
 forças de interação
        H2O(S)  H2O(L) ΔH = +6,01 kJ

 Sublimação      pode ocorrer com
 qualquer      substância sob condições
 específicas
        ΔHsubl = ΔHfus + ΔHvap
ENTALPIA
 Entalpia de formação
 Entalpia 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>Sini     Processo pode acontecer
    cial       É espontâneo e irreversível
   ΔS>0
Sfinal<Sini Processo extremamente improvável
    cial    Nunca vai ocorrer espontaneamente
   ΔS<0
Sfinal=Sini       Processo é reversível
    cial    Pode ocorrer em ambas as direções
   ΔS=0
3ª LEI DA TERMODINÂMICA
   Direção de mudança espontânea



 Direção da diminuição da energia livre




          ΔG = ΔH - T ΔS
LEI DE HESS


       C(grafite) + O2(g)  CO2(g) ΔH = – 94,05 kcal

(H2(g) + ½ O2(g)  H2O(l) ΔH = -68,32 kcal                           

CO2(g) + 2 H2O(l) CH4(g) + 2 O2(g) ΔH = + 212,87 kcal



    C(grafite) + 2 H2(g)  CH4(g) ΔH = ?? kcal
 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)      ΔH =
 -1049 kJ
    HCl(g)  HCl(aq)                    Δ H = -78,4 kJ
    H2(g) + Cl2(g)  2HCl(g)             Δ H = -185 kJ
    AlCl3(s)  AlCl3(aq)                Δ H = -323 kJ

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Termoquimica

  • 1. TERMOQUÍMICA Clique para editar o estilo do subtítulo mestre PROF. VITOR LORENZO
  • 2. TERMOQUÍMICA  Asreações 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
  • 3. TERMOQUÍMICA  Sistema  parte do universo que desejamos estudar SISTEMAS ABERTO FECHADO ISOLADO
  • 4. 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
  • 5. TERMOQUÍMICA  Trabalho  em geral, implica em deslocamento macroscópico (empurrar um objeto) (-) sistema realiza trabalho = Pext ΔV w (+) sistema sofre trabalho P w=áre a V
  • 6. TERMOQUÍMICA  Energiainterna  mede o conteúdo energético do sistema  Energiapode ser interconvertida de uma forma para outra, mas a quantidade total de energia permanece constante ΔU = Q - W
  • 7. 1ª LEI DA TERMODINÂMICA A variação da energia interna é resultante da energia do sistema subtraída do trabalho realizado.  ΔU = 0 ???????
  • 8. CAPACIDADE CALORÍFICA  Capacidade calorífica  quando o sistema troca calor sem reações químicas ou mudança de fase, a ΔT pode ser relacionada ao calor sensível C= q ΔT Pequena Capacidad Quantidade elevação na e calorífica de calor flui temperatura
  • 10.  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) Água  1cal/g K Ferro  0,107 cal/g K
  • 11. ENTALPIA  Entalpia  transformações usualmente ocorrem sob pressão constante e não volume ΔH = ΔU + PΔV Para gases reais ... ΔH = ΔU + nRΔT
  • 12. ENTALPIA  Entalpiados processos físicos  não há mudança na natureza química (transição de fase)
  • 13. 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) ΔH = +44,01 kJ
  • 14. ENTALPIA  Entalpiade fusão ou solidificação  este calor tem como origem as diferenças nas forças de interação H2O(S)  H2O(L) ΔH = +6,01 kJ  Sublimação  pode ocorrer com qualquer substância sob condições específicas ΔHsubl = ΔHfus + ΔHvap
  • 15. ENTALPIA  Entalpia de formação  Entalpia de combustão
  • 16. 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)
  • 17. 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
  • 18.
  • 19. 2ª LEI DA TERMODINÂMICA Sfinal>Sini Processo pode acontecer cial É espontâneo e irreversível ΔS>0 Sfinal<Sini Processo extremamente improvável cial Nunca vai ocorrer espontaneamente ΔS<0 Sfinal=Sini Processo é reversível cial Pode ocorrer em ambas as direções ΔS=0
  • 20. 3ª LEI DA TERMODINÂMICA Direção de mudança espontânea Direção da diminuição da energia livre ΔG = ΔH - T ΔS
  • 21. LEI DE HESS C(grafite) + O2(g)  CO2(g) ΔH = – 94,05 kcal (H2(g) + ½ O2(g)  H2O(l) ΔH = -68,32 kcal                            CO2(g) + 2 H2O(l) CH4(g) + 2 O2(g) ΔH = + 212,87 kcal C(grafite) + 2 H2(g)  CH4(g) ΔH = ?? kcal
  • 22.  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) ΔH = -1049 kJ HCl(g)  HCl(aq) Δ H = -78,4 kJ H2(g) + Cl2(g)  2HCl(g) Δ H = -185 kJ AlCl3(s)  AlCl3(aq) Δ H = -323 kJ