Professor: Eduardo de Godoy

Plano de Ensino
Disciplina Físico Química (II)
Professor: Eduardo de Godoy
Turma: 2° Semestre – Curso: Pós Química
Termoquímica
Sabemos que as reações químicas produzem, além dos produtos de reação, algum tipo de energia e em
outros casos outras reações químicas necessitam de algum tipo de energia para que ocorram.
Com isto, temos como exemplo as reações químicas que geram algum tipo de energia e as reações que
necessitam de algum tipo de energia, para sua ocorrência:
Uso de reação química para geração de energia:
Queima do carvão = produz calor (energia térmica)
Queima da vela = produz luz (energia luminosa)
Uso de bateria ou acumulador = produz eletricidade (energia elétrica)
Uso de automotor = produz movimento (energia mecânica)
Uso de energia para geração de reações químicas:
Energia térmica (calor): Cozinhar os alimentos promovendo uma transformação química (reação
química).
Energia luminosa (luz): Produção de oxigênio mediante processo de fotossíntese em vegetais (ração
química de absorção de CO2 e geração de oxigênio).
Energia elétrica (eletricidade): Produz uma reação química de cromação de um metal ou na obtenção
(Al°) alumínio metálico (passagem de corrente para manutenção de eletrólitos).
Energia cinética (movimento): Produz reação química gerando explosão a partir do choque ou atrito com
nitrocelulose, nitroglicerina etc (pólvora).
Nos casos de geração de formas de energia, temos na grande maioria das reações químicas a geração
de energia em forma de calor. Sendo assim, a natureza das reações químicas tende a gerar CALOR ou a
consumi-lo, em certas quantidades, levando a necessidade da sua identificação em quantificação de
modo a ser aproveitada ou não nas reações químicas.
REAÇÃO QUÍMICA
GERA (E) EM FORMA DE
TAMBÉM EM FORMA DE
Queima do carvão--------------------TEMPERATURA-------------------------CALOR-------------------Queima do pavio da vela--------------------LUZ---------------------------------CALOR-------------------Uso de pilhas---------------------------ELETRICIDADE-------------------------CALOR-------------------Uso de automotor-----------------------MOVIMENTO---------------------------CALOR-------------------1 – Energia térmica (calor)
Corresponde a uma maior ou menor agitação (energia cinética - movimentação) das partículas
(moléculas) que formam um determinado corpo.
O estudo dessas transformações de calor, em outro tipo de energia, e também da passagem de energia
de um corpo para outro, deu origem ao ramo da ciência química que chamamos de termodinâmica, onde
na qual está inserida a termoquímica.
Termodinâmica
É o estudo da troca ou transformação da energia que acompanham os efeitos físicos e ou químicos.
Termoquímica
É a aplicação da termodinâmica, em se tratando do uso de energia em forma de calor, envolvidas nos
efeitos físicos e químicos ou ás reações químicas.
2 – Medidas de calor:
O calor, ou mais precisamente uma quantidade de calor, é medido em calorias (cal).
CALORIA: é a quantidade de calor necessária para aquecer 1,0 grama de água em 1° C (mais
precisamente de 14,5° para 15,5° C).
Na termoquímica, usa-se o múltiplo de 1.000 que é 1.000 vezes maior que uma caloria, daí tem-se a
quilocaloria ou Kcal, portanto:
1.000 cal = 1,0 Kcal
Além disso, como calor equivale a outras formas de energia, podemos expressá-lo em unidades como,
erg, joule etc. Por exemplo:
7
1 cal = 4,18 x 10 erg = 4,18 Joules
Portanto:
10
1,0 Kcal = 1.000 cal = 4.180 Joules = 4,18 x 10 erg
3 – Calorímetros:
São aparelhos utilizados para medir a quantidade de calor, que é liberado ou absorvido numa
transformação química ou física.
Na termoquímica temos a classificação das reações químicas como sendo exotérmicas e endotérmicas.
Reações exotérmicas: são reações químicas que na sua ocorrência produzem ou liberam energia em
forma de calor. GERA CALOR.
Exemplo: reação de ionização (dissociação) de ácidos em água. (ΔE negativo)
Reações endotérmicas: são reações químicas que para sua ocorrência necessitam do uso de energia em
forma de calor. NECESSITA DE CALOR.
Exemplo: reação de redução do óxido de ferro a ferro metálico. (ΔE positivo)
Δ E = Variação da energia interna de uma reação química
Esta variação é dada pela diferença entre a energia final (Ef) menos a energia inicial (Ei) de uma reação
química como segue:
ΔE = Ef – Ei
Calorímetro de água:
Colocando-se um corpo aquecido (ou provocando uma reação química dentro da água do calorímetro,
ele irá se aquecer. Pela elevação da temperatura da água, podemos medir a quantidade de calor que é
libertada pelo corpo ou pela reação. Para este cálculo, devemos considerar que a quantidade de calor
cedida pelo corpo (ou pela reação) é igual à quantidade de calor recebida pela água.
Qc = Qr (quantidade de calor cedido pelo corpo igual ao calor recebido pela água)
4 – Calor de uma reação:
A quantidade de calor gerada por um corpo ou por uma reação pode ser medida através da fórmula:
Qr = m . c . Δ t
Qc = m . c . Δ t
Qr = calor recebido ou Qc = calor cedido (pelo corpo com o meio)
m = massa em gramas (g) da substância
c = calor específico da substância expresso em (cal / g x °C)
Δ t = variação da temperatura (tf – ti)
Δ t = tf – ti (temperatura final – temperatura inicial) variação em módulo (sempre +).
O calor específico ( c ) da água é: 1 cal / g x °C, portanto temos a expressão:
Q água = m . Δ t
Como o aparelho também absorve calor, e este é sempre o mesmo, devemos considerar que o calor que
ele absorve por graus Celsius é constante (k) denominado capacidade térmica ou calorífica (cal / g) ou
ainda equivalente em massa em gramas (g) de água, sendo assim numericamente temos:
Qc = (m + k) . Δ t
Qc = calor cedido (pelo corpo na água)
m = massa em gramas (g) da água + k = capacidade calorífica
Δ t = variação da temperatura (tf – ti).
Exercícios:
1) Qual a correspondência de 500 cal em: (308)
a) Jules =
b) Ergs =
2) A quantas calorias corresponde uma energia ou trabalho expresso em 200 Joules? (309)
3) Um corpo de 40 gramas e calor específico ( c ) de 0,01 cal/g x °C esfria-se de 45° para 25° C.
Qual será a quantidade de calor cedida pelo corpo? (310)
4) Qual a quantidade de calor liberada por uma reação que é capaz de aquecer 2 Kg de água de 20°
para 28° C? Calor específico da água = 1 cal/g x °C. (311)
5) Uma reação produz 32,8 Kcal, dentro de um calorímetro de capacidade calorífica de 20 cal/°C,
onde existe 800 gramas de água inicialmente a 20° C. Qual será a temperatura final atingida pelo
sistema? (312)
6) A quantidade de calor necessária para aquecer 1 Kg de ferro, de ( c ) igual a 0,227 cal/g x °C,de
20° C para 100° C será de quantas calorias? (315)
7) A quantidade de calor liberada por uma reação química que é capaz de aquecer 1,5 Kg de água
de 22° a 30° C será de quantas calorias? (316)
8) Oito gramas de enxofre queimam numa bomba calorimétrica, colocada num calorímetro, e elevam
a temperatura do sistema de 20° para 45° C. Sabendo que a massa de água utilizada foi de 650
gramas e que a capacidade calorífica do sistema é de 60 cal/°C. Qual o calor de combustão de
1,0 grama de enxofre? (317)
9) Sabendo-se que 1,0 grama de glicose, ao queimar, produz 3.740 calorias, supondo que toda essa
energia seja transformada em calor e o ( c ) do nosso corpo é de 1 cal/g x °C considerando uma
pessoa de 70,0 Kg. Qual será a variação de temperatura causada pela queima de 10 gramas de
glicose? (318)
Resoluções:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
a) 2.090 Joules ou 2,09 KJ
47,847 cal
8,0 cal
16.000 cal
60° C
18.160 cal
12.000 cal
2.218 cal
0,534° C
b) 2,09 x 10 elevado a 10 ergs.