2 a priemeira lei
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-2- A PRIEMEIRA LEI. OS CONCEITOS. Liberação de Energia proporciona. Calor Trabalho (mecânico) Trabalho Elétrico. Sistema + Vizinhança = UNIVERSO. Sistema Aberto. Sistema Fechado. Sistema Isolado. Sistema aberto : fronteiras permeáveis à passagem de matéria.

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Presentation Transcript
2 a priemeira lei

-2-A PRIEMEIRA LEI

OS CONCEITOS


Liberação de Energia proporciona

Calor Trabalho (mecânico) Trabalho Elétrico

Sistema + Vizinhança = UNIVERSO


SistemaAberto

SistemaFechado

SistemaIsolado


  • 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


Trabalho
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


Trabalhos
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


Energia do sistema capacidade de gerar trabalho
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


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


Fronteiras adiabáticas sob forma de calor é uma fronteira

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


Energia interna u
Energia Interna: U sob forma de calor é uma fronteira

DU = Ufinal - Uinicial

Função de estado:

depende do estado no qual o sistema está, não do modo que chegou


Energia Interna: U sob forma de calor é uma fronteira

  • 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


Conserva o da energia
Conservação da Energia sob forma de calor é uma fronteira

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


Trabalho e calor

* sob forma de calor é uma fronteira

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


Discussão sobre as convenções sob forma de calor é uma fronteira

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


Discussão sobre as convenções sob forma de calor é uma fronteira

(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


  • Pexp = Psistema

  • Modificações infinitesimais

(Atkins)


P = nRT/V

PV = nRT

ExpansãoVf > Viln Vf /Vi > 0ew < 0

(Atkins)


Trocas t rmicas
Trocas Térmicas sob forma de calor é uma fronteira

dwexp : expansão

dwe : extra (elétrico)

dU = dq + dwexp + dwe

se V = cte , dwexp = 0

se dwe = 0

dU = dq ou dU = dqv

DU = qv


Calorimetria medida de d u
Calorimetria - Medida de sob forma de calor é uma fronteiraDU

Volume constante

sistema adiabático

Se C = cte do calorímetro

q = C DT


Capacidade calor fica
Capacidade calorífica sob forma de calor é uma fronteira

qv = CvDT

Cp - Cv = n R


Entalpia
Entalpia sob forma de calor é uma fronteira

dU = dq + dwexp

se V  cte

Uma parte do calor recebido pelo sistema retornas às vizinhanças sob forma de trabalho


dH = dU + d(PV) sob forma de calor é uma fronteira

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


Entalpia1
ENTALPIA sob forma de calor é uma fronteira

se q fornecido ao sistema:

o sistema é endotérmico DH > 0

se q liberado pelo sistema:

o sistema é exotérmico DH < 0


Capacidade calor fica a press o cte
Capacidade calorífica a pressão cte sob forma de calor é uma fronteira

dH = Cp dT

Se Cp = cte no intervalo de temperatura

DH = CpDT ou qp = Cp DT


Transforma es adiab ticas
Transformações Adiabáticas sob forma de calor é uma fronteira

(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


Termoqu mica
Termoquímica sob forma de calor é uma fronteira

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)


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