-2- A PRIEMEIRA LEI

1. -2-A PRIEMEIRA LEI OS CONCEITOS

2. Liberação de Energia proporciona Calor Trabalho (mecânico) Trabalho Elétrico Sistema + Vizinhança = UNIVERSO

3. SistemaAberto SistemaFechado SistemaIsolado

4. Sistemaaberto: • fronteiras permeáveis • à passagem de matéria • Sistema fechado: • fronteiras impermeáveis • à passagem de matéria Podem trocar Energia com a Vizinhança • Sistema isolado: não tem contato mecânico, • nem térmico com suas vizinhanças

5. Trabalho • Deslocamento de um corpo contra uma força que se opõe ao deslocamento • Expansão de uma gás que empurra um pistão • Reação química que gera corrente elétrica

6. Trabalhos Mecânico De Estiramento Gravitacional Expansão Expansão superfícial Eletroquímico dw=Fext dl dw= k l dl dw= mg dl dw= - Pext dV dw= g dA dw= DV dQ = I DV dt Fext= força externa l = deslocamento kl = tensão l = deslocamento m = massa g = constante gravitacional l = deslocamento Pext= pressão externa V = volume g = tensão superficial A= área DV = diferença de potencial Q = quantidade de eletricidade I = corrente elétrica t = tempo

7. Energia do sistema : capacidade de gerar trabalho Pode ser modificada • fazendo trabalho no sistema (compressão do gás) • sem envolver trabalho, mas calor: aquecimento aumento de P  aumento da energia do sistema

8. Uma fronteira que não permite a transferência de energia sob forma de calor é uma fronteiraADIABÁTICA

9. Fronteiras adiabáticas a) processo endotérmicoT b) processo exotérmicoT Fronteiras diatérmicas c) Processo endotérmico : o sistema absorve energia na forma de calor d) Processo exotémico : o sistema cede energia na forma de calor T= Cte

10. Energia Interna: U DU = Ufinal - Uinicial Função de estado: depende do estado no qual o sistema está, não do modo que chegou

11. Energia Interna: U • Variável extensiva • Unidade SIpara Calor , Trabalho e Energia Internaé Joule ou J 1 J = 1 kg m2 s-2 DUem geralmente expressa em kJ mol-1

12. Conservação da Energia w efetuado sobre o sistema Sistema q calor transferido para o sistema 1a Lei da Termodinâmica DU = q + w A variação da Energia Interna de um sistema fechado é igual à à energia que passa, como calor ou trabalho, através de suas fronteiras Sistema isolado  (q = 0, w =0) e DU = 0 ou U = Cte

13. * Trabalho e Calor Modificações Infinitesimais dU = dq + dw * * Trabalho de Expansão dw = - Pex dV sinal - informa que a energia interna de um sistema que efetua o trabalho diminua * Expressões que dependem das convenções adotadas

14. Discussão sobre as convenções Fluxo de energia visto a partir da perspectiva do sistema w w DU > 0 DU < 0 q q w > 0 q > 0 w < 0 q < 0 DU = q + w Fluxo de energia visto a partir da perspectiva da vizinhança q w w > 0 q > 0 “ a locomotiva” DU = q - w

15. Discussão sobre as convenções (Atkins) (Pilla) DU = q - w DU = q + w O SISTEMA PRODUZ TRABALHO a partir da perspectiva da vizinhança a partir da perspectiva do sistema w de expansão w de expansão Trabalho de Expansão A energia interna de um sistema que efetua o trabalho diminui A energia interna de um sistema que efetua o trabalho diminui A vizinhança “ganha” energia sob forma de trabalho O Sistema “cede” energia sob forma de trabalho

16. Expansão Reversível • Pexp = Psistema • Modificações infinitesimais  (Atkins)

17. Expansão Reversível, isotérmica • para um gás perfeito P = nRT/V PV = nRT  ExpansãoVf > Viln Vf /Vi > 0ew < 0 (Atkins)

18. Trocas Térmicas dwexp : expansão dwe : extra (elétrico) dU = dq + dwexp + dwe se V = cte , dwexp = 0 se dwe = 0 dU = dq ou dU = dqv DU = qv

19. Calorimetria - Medida de DU Volume constante sistema adiabático Se C = cte do calorímetro q = C DT

20. Capacidade calorífica qv = CvDT Cp - Cv = n R

21. Entalpia dU = dq + dwexp se V  cte Uma parte do calor recebido pelo sistema retornas às vizinhanças sob forma de trabalho

22. dH = dU + d(PV) H = U + PV dH = dq + dw + P dV + VdP Se w é de expansão dw = - PdV dH = dq + VdP Se aquecimento a P = cte dH = dqp DH = qp Entalpia : calor fornecido para fazer um trabalho de expansão a P = cte

23. ENTALPIA se q fornecido ao sistema: o sistema é endotérmico DH > 0 se q liberado pelo sistema: o sistema é exotérmico DH < 0

24. Capacidade calorífica a pressão cte dH = Cp dT Se Cp = cte no intervalo de temperatura DH = CpDT ou qp = Cp DT

25. Transformações Adiabáticas (1) temperatura cte DU = 0 U constante Ti Ti , Vf (1) (2) DU = Cv(Tf - Ti) = CvDT Ti , Vi (2) DU = CvDT Temperatura DU = q + w Tf Tf , Vf transformação adiabática  q = 0 Vi Vf Volume Wad = CvDT

26. Termoquímica Estudo do calor liberado ou absorvido por reações químicas Lei de Kirchhoff Quando a temperatura se eleva, as entalpias padrões dos produtos e dos reagentes aumentam, mas numa extensão diferentes (depende da Cp das substâncias)