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Termodinâmica
Disciplina: Química Geral II
Curso: Bacharelado em Química – 2023.
Prof. Cleber Galvão Novaes
Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia Departamento de Ciências e Tecnologias Campus de Jequié
- 1ª Lei da termodinâmica A energia não pode ser criada nem destruída. A energia é conservada.
Termodinâmica
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- 2ª Lei da termodinâmica Em qualquer processo espontâneo a entropia do universo (sistema + vizinhança) aumenta.
- 3ª Lei da termodinâmica A entropia de um sólido cristalino perfeito a 0 K é zero.
- Energia livre de Gibbs
- 1ª Lei da termodinâmica A energia não pode ser criada nem destruída. A energia é conservada. Qualquer energia perdida pelo sistema tem de ser aproveitada pela vizinhança, e vice-versa Termodinâmica 3
- 1ª Lei da termodinâmica A relação de E a calor e a trabalho ∆E = q + w 4 Termodinâmica
7 Termodinâmica Rápido: uma neutralização ácido-base Lento: aparecimento de ferrugem no ferro
- Processos espontâneos A Termodinâmica pode nos dizer o sentido e extensão de uma reação, mas não diz nada sobre a respectiva velocidade. 8 Termodinâmica
Qualquer processo que ocorra sem intervenção externa é
considerado espontâneo.
9 Termodinâmica Processos reversíveis e irreversíveis Para fundir 1 mol de gelo, a 1 atm e 0 C, e formar 1 mol de água q = Hfus Para reverter o processo o calor que deve ser removido ao 1 mol de água, a 1 atm e 0 C, para formar 1 mol de gelo será q = Hsol = Hfus Portanto, a conversão entre 1 mol de gelo e 1 mol de água a 0 C é um processo reversível.
- Processos espontâneos 10 Termodinâmica Processos reversíveis e irreversíveis
- Processos espontâneos
13 Termodinâmica Expansão espontânea de um gás
- Entropia e a 2ª Lei da Termodinâmica 14 Termodinâmica
Expansão espontânea de um gás
- Entropia e a 2ª Lei da Termodinâmica Os arranjos das moléculas de gás tornam-se mais aleatórios e desordenados em (b) do que em (a). Os processos nos quais a desordem do sistema aumenta tendem a ocorrer espontaneamente. 2 ª Lei da Termodinâmica
15 Termodinâmica A entropia, S , é uma medida da desordem de um sistema. As reações espontâneas seguem no sentido da diminuição de energia ou do aumento da entropia. Quanto mais desordenado ou aleatório um sistema, maior a sua entropia.
- Entropia e a 2ª Lei da Termodinâmica 16 Termodinâmica
- Entropia e a 2ª Lei da Termodinâmica
19 Termodinâmica
Em qualquer processo espontâneo, a entropia do universo
aumenta.
Em um processo espontâneo, o aumento da entropia da
vizinhança deve ser maior que a diminuição na entropia do
sistema, de tal forma que S univ > 0.
A entropia não é conservada: S univ está aumentando.
- Entropia e a 2ª Lei da Termodinâmica 20 Termodinâmica
- Interpretação molecular da entropia 2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g)
21 Termodinâmica Existem três modos atômicos de movimento: Translação (o movimento de uma molécula de um ponto no espaço para outro); Vibração (o encurtamento e o alongamento de ligações, incluindo a mudança nos ângulos de ligação); Rotação (o giro de uma molécula em torno de algum eixo).
- Interpretação molecular da entropia 22 Termodinâmica Entropia e a constante de Boltzmann: S = K ln W
W = 1, então S = K ln 1 = 0
W > 0, então S > 0
K = R / 6,02 x 10^23 K = 1,38 x 10-^23 J/K
- Interpretação molecular da entropia
25 Termodinâmica
A entropia aumenta para processos nos quais:
1. Os líquidos ou as soluções sejam formados a partir de
sólidos.
2. Os gases sejam formados a partir de sólidos ou de
líquidos.
3. O número de moléculas de gás aumente durante a reação
química.
Ssólido < Slíquido < Sgás
- Interpretação molecular da entropia 26 Termodinâmica
- Interpretação molecular da entropia Ssólido < Slíquido < Sgás
27 Termodinâmica
- Interpretação molecular da entropia 28 Termodinâmica
- Interpretação molecular da entropia Aumento da entropia (S)
31 Termodinâmica
- Variações de entropia nas reações químicas ∆Sº = Σ n Sº(produtos) - Σ m Sº(reagentes) N 2(g)
∆Sº = 2 Sº(NH 3 ) – [Sº(N 2 ) + 3 Sº(H 2 )]
∆Sº = (2 mols) x (192,5 J/mol K) – [(1 mol) x (191,6 J/mol K) +
(3 mols) x (130,6 J/mol K)]
∆Sº = - 198,4 J/K
32 Termodinâmica
- Energia livre de Gibbs e temperatura ∆G = ∆H - T∆S = (∆H) + (-T∆S)
Termo da
entalpia
Termo da
entropia
33 Termodinâmica
- Variações da energia livre padrão ∆Gº = Σ n ∆Gfº(produtos) - Σ m ∆Gfº(reagentes) 34 Termodinâmica
- Existem três condições importantes:
Se o valor de G reação é negativo, a reação é
espontânea.
Se G reação = 0 , a reação está em equilíbrio.
Se o valor de G reação é positivo, a reação não é
espontânea. Trabalho deve ser fornecido dos arredores
para guiar a reação.
G = W máx
- Energia livre de Gibbs e espontaneidade
