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-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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2 a priemeira lei

-2-A PRIEMEIRA LEI

OS CONCEITOS

slide2
Liberação de Energia proporciona

Calor Trabalho (mecânico) Trabalho Elétrico

Sistema + Vizinhança = UNIVERSO

slide3
SistemaAberto

SistemaFechado

SistemaIsolado

slide4
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

slide8
Uma fronteira que não permite a transferência de energia sob forma de calor é uma fronteiraADIABÁTICA
slide9
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

energia interna u
Energia Interna: U

DU = Ufinal - Uinicial

Função de estado:

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

slide11
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

conserva o da energia
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

trabalho e calor
*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

slide14
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

slide15
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

slide16
Expansão Reversível
  • Pexp = Psistema
  • Modificações infinitesimais

(Atkins)

slide17
Expansão Reversível, isotérmica
  • para um gás perfeito

P = nRT/V

PV = nRT

ExpansãoVf > Viln Vf /Vi > 0ew < 0

(Atkins)

trocas t rmicas
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

calorimetria medida de d u
Calorimetria - Medida de DU

Volume constante

sistema adiabático

Se C = cte do calorímetro

q = C DT

capacidade calor fica
Capacidade calorífica

qv = CvDT

Cp - Cv = n R

entalpia
Entalpia

dU = dq + dwexp

se V  cte

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

slide22
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

entalpia1
ENTALPIA

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

dH = Cp dT

Se Cp = cte no intervalo de temperatura

DH = CpDT ou qp = Cp DT

transforma es adiab ticas
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

termoqu mica
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)

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