QUÍMICA – 12º ANO
ENERGIA E ENTROPIA
Exemplo:
O sistema reaccional formado pela
gasolina, oxigénio e gases resultantes
da combustão da gasolina troca energia
com o automóvel e os respectivos
ocupantes.
O automóvel e os ocupantes são a
vizinhança.
À medida que a combustão se processa o sistema transfere energia:
ü Como trabalho: porque o automóvel se desloca e vence os atritos;
ü Como calor: pois o automóvel e os passageiros aquecem.
O sistema reaccional diminui a sua energia interna:
∆Usistema < 0
A vizinhança por sua vez aumenta a sua energia.
∆Eviz. > 0
De um modo geral:
ü O sistema cede calor à vizinhança
— Processo Exotérmico
ü O sistema recebe calor da vizinhança
— Processo Endotérmico
q <0
q >0
ü O sistema exerce trabalho sobre o exterior
W< 0
ü O sistema recebe trabalho do exterior
W >0
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QUÍMICA – 12º ANO
ENERGIA E ENTROPIA
W>0
q>0
SISTEMA
W<0
q<0
Nota:
Na maior parte dos sistemas gasosos P é constante (pressão
atmosférica) e o volume varia.
W = ± P. ∆V
W — Trabalho
P — Pressão
∆V — Variação de volume
1 atm.L = 101,3 J
Exemplo:
4 NH3(g) + 5O2(g)
Vol. de 9 moles
4 NO(g) + 6H2O(g)
Expansão
Vol. de 10 moles
O sistema realiza trabalho sobre o exterior
W<0
Ou seja:
Sendo:
W = — P. ∆V
P.V = n.R.T
se P e T constantes
P. ∆V = ∆n.R.T
fica
W = — ∆n.R.T
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QUÍMICA – 12º ANO
ENERGIA E ENTROPIA
Exercício:
Calcule o trabalho produzido por uma expansão de gás numa seringa, em
que o volume inicial era de 2,0 L e o volume final de 6,0 L, a temperatura
constante, quando:
a) O exterior é o vácuo
b) À pressão atmosférica
As transformações químicas podem ocorrer nas seguintes situações:
ü Sem trocas de calor, q = 0
— Sistema Adiabático
— ∆U = W
ü Sem realização de trabalho (V constante), W = 0
— Sistema Isocórico
— ∆ U = qv*
ü Com realização de trabalho e transferência de calor,
— ∆U = q + W
*qv — calor transferido a volume constante
Exercício:
Calcule a variação da energia interna do sistema reaccional:
N2(g) + 3H2(g) —> 2NH3(g)
Nas condições P.T.N., supondo o sistema adiabático.
Resolução:
Logo:
∆U = q + W e q = 0
∆U = W
∆U = + P. ∆V = + ∆n.R.T = 2 x 0,08206 x 273= 44,8 atm.L
∆U = + 44,8 x 101,3 = 4,54x103 J
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QUÍMICA – 12º ANO
ENERGIA E ENTROPIA
ENTALPIA DA REACÇÃO OU
VARIAÇÃO DA ENTALPIA — ∆H
Calor da reacção a pressão constante — qp
∆U = qp + W
∆U = ∆H + W
∆U = ∆H ± P. ∆V
Exercício:
Calcule a variação da energia interna, a 1 atm e a 25 ºC, para o
sistema
2CO (g) + O2(g)
2CO2(g) ∆H = —566 kJ
Resolução:
∆U = ∆H ± P. ∆V
∆U = ∆H ± ∆n.R.T
∆U = —566x103 + (1 x 0,08206 x (273+25) x 101,3) = — 5,54x105 J
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QUÍMICA – 12º ANO
ENERGIA E ENTROPIA
SISTEMAS ISOLADOS
Nos sistemas isolados não há transferência de
energia mas apenas transformações dentro do
próprio sistema.
Assim se a reacção ocorrer com absorção de
energia — Reacção Endotérmica
— vai
aumentar a sua energia potencial interna à
custa da energia térmica, logo o sistema arrefece.
logo,
∆Upotencial > 0
e
∆Utérmica < 0
∆Upotencial = — ∆Utérmica
Se a reacção ocorrer com libertação de energia — Reacção Exotérmica
— vai diminuir a sua energia potencial interna.
Essa energia fica retida no sistema, o que faz
aumentar a sua energia térmica, logo o sistema
aquece.
logo,
∆Upotencial < 0
e
∆Utérmica > 0
∆Upotencial = — ∆Utérmica
Nas reacções atérmicas não se verifica qualquer variação da energia
química ou térmica.
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