EAH-05

Seminário de Química
Termoquímica
Professor: Élcio Rogério Barrak
Alunos: Frank José Gonçalves Filho
Tiago Egídio Paiva Barbosa
Termoquímica
• Aspecto da termodinâmica que
estuda as relações químicas e
variações de energia envolvendo
calor
Energia
• Energia cinética: (mv2)/2
• Energia potencial gravitacional: mgh
• Energia potencial eletrostática: kQ1Q2/d
• Unidades de energia: joule (J) , caloria (cal)
• Obs: 1 cal = 4,184 J
Primeira lei da termodinâmica
• A energia é conservada
Energia interna (E)
• ΔE= Efinal – Einicial
Segunda lei da Termodinâmica
• Entropia: Está associada ao grau de desordem das
moléculas em um sistema fechado.
• A entropia total de um sistema termodinâmico isolado
tende a aumentar com o tempo.
Conseqüências
• O calor não pode passar naturalmente de um corpo
frio a um corpo quente;
• É impossível construir uma máquina térmica com
100% de rendimento.
Sistema e vizinhança
• Sistema - parte específica sob estudo
• Vizinhança - o entorno da área analisada
Transferência de energia:
Trabalho e calor
• Trabalho: ω = F x d
• Calor: Energia transferida de um objeto
mais quente para um mais frio
• ΔE = q - ω
Função de estado
• São funções de estado: pressão, volume,
temperatura, temperatura, entalpia etc.
• Não são funções de estado: trabalho,
calor etc.
Entalpia (H)
• Função de estado que representa o fluxo
de calor nas reações químicas que ocorrem
à pressão constante e sem outro tipo de
trabalho a não ser o PV.
• H = E + PV
• ΔH = Δ(E + PV)
Entalpia de formação
• ΔHf = entalpia de 1 mol do composto
formado por elementos em suas formas
alotrópicas mais estáveis à temperatura
ambiente e pressão de 1 atmosfera;
• H = 0 (elementos em suas formas mais
estáveis);
• ΔH = Σ ΔHf (produtos) – Σ ΔHf (reagentes)
• Processo endotérmico: Ocorre com absorção de
calor pelo sistema, logo ΔH > 0
• Hp = entalpia dos produtos
• Hr = entalpia dos reagentes
• Processo exotérmico: Ocorre com liberação de
calor pelo sistema, logo ΔH < 0
• Hp = entalpia dos produtos
• Hr = entalpia dos reagentes
Leis da Termoquímica
1ª) A entalpia é uma propriedade extensiva,
logo o ΔH depende da quantidade de
reagente consumido no processo:
•
CH4(g) + 2 O2
ΔH = - 890 kJ
CO2(g) + 2 H2O
De acordo com a primeira lei:
•
2 CH4(g) + 4 O2
ΔH = - 1780 kJ
2 CO2(g) + 4 H2O
2ª) O ΔH de uma reação é igual em valores
absolutos mas oposta em sinais da reação
inversa:
•
H2O(l)
H2O(g) ΔH = + 40,7 kJ 100ºC
•
H2O(g)
H2O(l) ΔH = - 40,7 kJ 100ºC
Lei de Hess
A soma das etapas é a entalpia total
• C(g) + O2(g)
CO2(g)
ΔH = - 393,5
• CO(g) + ½ O2(g)
CO2(g) ΔH = - 283,0
• CO2(g)
CO(g) + ½ O2(g) ΔH = +283,0 (x 2)
__________________________________
• C(g) + ½ O2 (g)
CO(g)
ΔH= - 110,5 kJ
Calorimetria
• Estuda as trocas de calor entre os corpos
e suas medidas.
• Quando dois corpos a temperaturas
diferentes são colocados em contato
térmico, verifica-se que, após certo tempo,
ambos adquirem a mesma temperatura,
denominada temperatura de equilíbrio
térmico.
Equações Termoquímicas
Q = m.c.ΔT onde:
• Q – calor absorvido pela substância (J)
• c – calor específico da substância (J.g-1.K-1)
• m – massa da substância (g)
• ΔT – variação da temperatura (K)
• c da água é 4,18 J.g-1.K-1
Calorímetro
• Mede a troca de temperatura que acompanha
o processo
• C = m.c
• C – capacidade térmica do calorímetro
• m – massa do calorímetro
• c – calor específico do calorímetro
Bomba calorimétrica
• É usada para estudar as reações de combustão
Alimentos
• Calor específico de combustão de uma
substância
• Carboidratos
• Energia química
• Diferentes calores específicos
Combustíveis
•
•
•
•
•
Combustão completa
Porcentagem de carbono e hidrogênio
Combustíveis fósseis
Gaseificação do carvão
Outras fontes: solar, nuclear, eólica,
hidrelétrica, biomassa, geotérmica.
• Painéis de energia solar
• Energia eólica: aerogerador
Referências Bibliográficas
• Brown, Theodore L; LeMay Jr., H. Eugene;
Bursten, Bruce E. Química: A ciência central.
9ª ed.. São Paulo: Pearson, 2005.
• www.wikipedia.org.br