Termoquímica Professor: Élcio Rogério Barrak

Apresentação em tema: "Termoquímica Professor: Élcio Rogério Barrak"— Transcrição da apresentação:

1 Termoquímica Professor: Élcio Rogério Barrak
Alunos: Tiago Lima Magioni 14471 Daniel Garcia de Oliveira 13900

2 O que é Termoquímica? Termoquímica é o estudo das quantidades de calor liberadas ou absorvidas durante as reações químicas. Por que a Termoquímica é importante? Porque o calor é a forma mais freqüente de variação de energia que acompanha as reações químicas.

3 Energia Energia cinética (energia do movimento): (mv2)/2
Energia potencial gravitacional: mgh Energia potencial eletrostática: kQ1Q2/d2

4 Unidade de Energia A unidade no SI é o joule (J), em homenagem a James Joule 1 J = 1 kg·m2/s2 Tradicionalmente, utilizamos calorias (cal), definida como a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de 1 g de água 14,5oC para 15,5oC 1 cal = 4,184 J

5 Sistema - parte específica sob estudo
Sistema e vizinhança Sistema - parte específica sob estudo Vizinhança - o entorno da área analisada

6 Transferência de energia: Trabalho e calor
Trabalho: energia utilizada para fazer um objeto se mover contra uma força ω = F x d Calor: energia transferida de um objeto mais quente para um mais frio

7 Energia A partir dos conceitos já apresentados, podemos definir energia como a capacidade de realizar trabalho ou transferir calor

8 Primeira Lei da Termodinâmica
A energia não pode ser criada nem destruída, ela é conservada Energia interna: soma de toda a energia cinética e potencial de todos os componentes do sistema E = Efinal – Einicial E = q + ω

9 Função de Estado O valor da função de estado depende unicamente de sua atual condição e não do histórico específico da amostra São funções de estado: energia interna, pressão, volume e temperatura. Não são funções de estado: trabalho e calor.

10 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 H = ΔE + PΔV

11 Entalpia de Reação É a variação da entalpia que acompanha uma reação
ΔH = H (produtos) – H(reagentes) Esta reação pode ser endotérmica ou exotérmica

12 Processo Endotérmico Ocorre com absorção de calor pelo sistema, ou seja H > 0

13 Processo Exotérmico Ocorre com liberação de calor pelo sistema, ou seja H < 0

14 Processo Exotérmico 2 Al(s) + Fe2O3(s) Al2O3(s) + 2 Fe(l)

15 Leis da Termoquímica 1ª) A entalpia é uma propriedade extensiva, logo o H depende da quantidade de reagente consumido no processo: CH4(g) O2(g) CO2(g) H2O(l) H = kJ De acordo com a primeira lei: 2 CH4(g) O2(g) CO2(g) H2O(l) H = kJ

16 Leis da Termoquímica 2ª) O H de uma reação é igual em valores absolutos mas oposta em sinais da reação inversa: H2O(l) H2O(g) H = + 40,7 kJ 100ºC H2O(g) H2O(l) H = - 40,7 kJ 100ºC

17 Leis da Termoquímica 3a) A variação da entalpia para uma reação depende do estado dos reagentes e dos produtos: Se o produto da combustão do metano fosse H2O gasosa em vez de H2O líquida, o H seria kJ, pois a entalpia da H2O(g) é maior que a da H2O(l) 2 H2O(l) H2O(g) H = + 88 kJ

18 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.  

19 Calorimetria Capacidade calorífica: é a quantidade de calor necessário para aumentar sua temperatura em 1 K Calor específico: é a capacidade calorífica de 1 g de substância

20 Calorímetros Pressão constante Volume constante

21 Equações Termoquímicas
Q = m.c.ΔT Onde: Q – calor absorvido ou cedido 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 4,184 J.g-1.K-1

22 Lei de Hess Estabelece que se uma reação for executada em uma série de etapas, o H para a reação será igual à soma dos H para as etapas individuais. A variação da entalpia total para o processo independe do número de etapas ou da maneira a reação ocorre C(g) + O2(g) CO2(g) H = - 393,5 kJ CO2(g) CO(g) + ½ O2(g) H = + 283,0 kJ _____________________________________ C(g) + ½ O2 (g) CO(g) H = - 110,5 kJ

23 Entalpia de Formação É a variação da entalpia para a reação que forma 1 mol do composto a partir de seus elementos, com todas a substâncias em seus estados padrão Elementos nas formas mais estáveis, ou seja, o alótropo mais abundante de uma substância simples, tem H = 0. Ex: O2, Cgrafite, H2, N2 ΔH = Σ ΔHf (produtos) – Σ ΔHf (reagentes)

24 Alimentos e Combustíveis
A maior parte da energia que nosso corpo necessita vem de carboidratos e gorduras. As formas de carboidratos conhecidas como amido são decompostas em glicose C6H12O6. Ela é transportada pelo sangue para as células, onde reage com O2 em uma série de etapas C6H12O6(s) + 6 O2(g) CO2(g) + 6 H2O(l) ΔH = kJ

25 Alimentos e Combustíveis
O corpo utiliza a energia química dos alimentos para manter a temperatura corporal, contrair os músculos e construir e reparar tecidos

26 Alimentos e Combustíveis
Durante a combustão completa de um combustível, o carbono é convertido em CO2 e o hidrogênio, em H2O, tendo ambos grandes entalpias de formação negativas. Conseqüentemente, quanto maior a porcentagem de carbono e hidrogênio, mais alto é seu calor específico de combustão.

27 Fontes de Energia Energia Eólica:

28 Fontes de Energia Energia Solar:

29 Fontes de Energia Energia Hídrica:

30 Fontes de Energia Combustíveis fósseis:

31 Fontes de Energia Energia Nuclear:
Fissão nuclear: Átomo pesado atingido por um nêutron, onde o núcleo atômico se subdivide em duas ou mais partículas Ponto Positivo: Grande energia liberada 1 g U-235 = 2 t petróleo Ponto Negativo: Produto altamente radioativo

32 Fontes de Energia Fusão Nuclear: dois ou mais núcleos atômicos se juntam e formam um outro núcleo de maior número atômico. Exemplo: 1H2 1H3 se combinam formando 2He4 Ponto positivo: 4 vezes mais energia do que a fissão e produtos não radioativos Ponto negativo: falta de tecnologia para tornar esse processo seguro

33 Fontes de Energia Energia Nuclear:

34 Referências Bibliográficas
Química a ciência central, 9a edição – Brown, LeMay e Bursten Imagens: