Termodinâmica

Professora: Melissa Soares Caetano

Disciplina QUI 217

Universidade Federal de Ouro Preto Instituto de Ciências Exatas e Biológicas

Departamento de Química

Segundo Princípio da Termodinâmica

Direção natural ou no

sentido oposto, não natural

Espontâneo Não

Espontâneo

Vácuo

Esp Não

Esp

Segundo Princípio da Termodinâmica

Primeiro princípio: exige apenas que energia do universo

permaneça a mesma antes e depois da transformação

Seria útil se o sistema possuísse uma propriedade que

variasse numa direção para transformação natural e na

direção oposta se transformação não natural

A máquina térmica é um dispositivo

que recebe calor de um reservatório

à temperatura elevada;

Realiza trabalho sobre a vizinhança

Deposita o calor restante em um

reservatório a temperatura mais

baixa.

Ciclo de Carnot

Ciclo de Carnot

1q

w

absorvidoCalor

efetuadoTrabalho

21 qqw

Eficiência definida em termos das trocas térmicas

1

21

q

qq

Kelvin: Não é possível um processo que tenha como

único resultado a absorção de calor de um reservatório

térmico e a sua completa conversão em trabalho

Eficiência da máquina térmica

21,TTf

T

qdS rev

f

i

rev

T

qSPara transformação

finita

Definição de entropia

Integral no ciclo é nula

0 T

qrev

Quente

Moléculas muito desorganizadas

Transferência adicional de calor

Desordem adicional pequena

Frio

Estados de energia menos numerosos

Transferência adicional de calor

Efeito marcante sobre a desordem

Interpretação molecular

Parte energia cinética

movimento térmico dos átomos

Dispersão de energia

O que determina o sentido da transformação

natural?

movimento térmico dos átomos

Vibrações caóticas

movimento organizado

Pouco

provável

Leva a uma dispersão caótica maior da energia

total do sistema isolado

Mudança espontânea

Medida da desordem

molecular

A entropia de um sistema isolado

aumenta numa mudança espontânea

Entropia

Stot > 0 vizsistot SSS

Transformação espontânea 0totdS

0 vizdSdS vizdSdS

Entropia total aumenta quando processo ocorrer no

sistema

qqviz

T

qdS

Todo calor que sistema recebe

provém das vizinhanças

qqviz

Desigualdade de Clausius

Sistema isolado das vizinhanças

0q 0dS

Entropia não pode diminuir em transformação espontânea

Exotérmica

0 Strs0 Htrs

Endotérmica

0 Strs0 Htrs

trs

trstrs

T

HS

Congelamento

Fusão

Entropia de transição de fase

Pressão constante

Hq trs

O calor de vaporização da água a 100oC é

40,66KJ/mol. Determine ΔS quando 5,0g de

vapor de água condensam em líquido a

100oC e 1 atm.

Entropia na expansão isotérmica reversível de

um gás perfeito

i

f

V

VlnnRS

dTCdVdU VT

wqdU

T

qdS

pdVw

if VV

0S

0 0

wq

Pressão constante

qrev = Cp dT

Variação da entropia com a temperatura

f

i

rev

T

qS

Volume constante

qrev = Cv dT

i

f

VT

TCS ln if TT

0S

i

f

p

f

i

pT

TC

T

dTCS ln

Calcule a variação de entropia do argônio que

está inicialmente a 25oC e 1atm, num recipiente

de 500cm3 de volume e se expande até o volume

de 1000cm3 e sequencialmente é aquecido até

100oC. A capacidade calorífica do argônio é

12,48J/mol.k. Admita o gás com comportamento

ideal

agentes

m

odutos

mr SSSRe

0

Pr

00

Positiva formação de gás na reação

Negativa consumo de gás na reação

Entropia padrão de reação

T=0 não há energia do movimento térmico

Cristal perfeito átomos ou íons

uniformemente organizados

Entropia de todos os cristais perfeitos é zero em T=0

Cristais perfeitos têm a mesma entropia em T=0

zero escolhido por conveniência

Terceiro Princípio da Termodinâmica