trabalho termodinamica

Páginas: 19 (4598 palavras) Publicado: 5 de março de 2014
24 de fevereiro de 2014

I – Fundamentos da Energia de Gibbs
1) A 1ª. Lei da Termodinâmica
- Trabalho e Calor
- Entalpia
- Capacidade Calorífica

Prof. Ana Cristina Dias-Cabral

1) Primeira lei da termodinâmica

1

Enunciado da 1-ª Lei da Termodinâmica
A energia interna de um sistema isolado é constante
ou
A energia pode ser convertida de uma forma em outra, mas não pode
sercriada ou destruída
ou
A energia total do Universo é constante

2

Sistema

O sistema é a amostra ou mistura reaccional
em que estamos interessados. Fora do sistema
está a vizinhança. O sistema mais a vizinhança
é por vezes denominado universo

Os sistemas podem ser classificados de acordo com o tipo de
interacção com a vizinhança. Um sistema aberto pode trocar
matéria e energia coma vizinhança. Um sistema fechado
troca energia mas não matéria. Um sistema isolado não troca
energia nem matéria, não tem contacto com a vizinhança

3

Sistema Diatérmico

Constituído por paredes que permitem
transferências de calor

Sistema Adiabático
Constituído por paredes que não permitem
transferências de calor

4

Funções de Estado
Propriedade com um valor que dependeunicamente do estado corrente do sistema e é
independente da maneira como o estado foi atingido

A altitude de um determinado local numa montanha é como
uma função de estado termodinâmica: independentemente do
caminho que se tome entre dois pontos a variação de altitude
tem o mesmo valor

Da mesma forma o volume a temperatura e a pressão também são funções de estado

5

Podemos dividira energia do Universo em duas parcelas
EUniverso = Esistema + Evizinhança
Para um dado processo as variações de energia são:
 EUniverso =  Esistema +  Evizinhança = 0

 Esistema = -  Evizinhança
A energia total de um sistema é dada por:
ESistema = KE + PE + U
onde KE é a energia cinética, PE é a energia potencial e U a energia interna do sistema
Na maioria dos casos considera-se queo sistema se encontra em repouso e não se encontra
exposto a campos externos, logo KE e PE tomam o valor zero, sendo:
ESistema = U
6

A energia interna é uma função de estado:

Se um sistema varia entre dois estados A e B, a variação de
energia interna é a mesma independentemente do caminho
seguido (sequência de alterações físicas ou químicas) entre os
dois estados

Expressãomatemática da 1-ª Lei da Termodinâmica
Em geral, a variação de energia interna de um sistema resulta de transferências de energia
sob a forma de calor e de trabalho:

U  q  w
ou para uma variação infinitesimal:

dU  dq  dw
7

Trabalho
O trabalho requerido para mover um objecto uma determinada distância contra uma força
oposta é calculado multiplicando a força pela distância:
Trabalho =força x distância
As unidades de trabalho e energia são o Joule
1 J = 1 Kgm2s-2
Trabalho – Gesto contra uma força oposta
Diversas formas de trabalho:

8

Trabalho de expansão

Trabalho de expansão – envolve variação de volume
Determinação do trabalho de expansão realizado por um dado sistema sobre a sua vizinhança
contra uma pressão constante

Um sistema realiza trabalho quando seexpande contra
uma pressão exterior. (a) Gás num cilindro com o pistão
preso; (b) o pistão é libertado e o gás expande, exercendo
uma força contra a pressão exterior, Pex. O trabalho
realizado é proporcional a Pex e à variação de volume, V,
que o sistema sofre
(a)

(b)

9

Porque a pressão é a força dividida pela área (P = f/A), a força que se opõe à expansão é
o produto da pressãoque actua no exterior do pistão (Pex) pela área do pistão (A)
f = Pex A
Supondo que o pistão se desloca uma distância d, o trabalho realizado vai ser:
w = - d Pex A
Contudo, o produto da área do pistão pela distância que este se moveu é igual à variação
de volume da amostra
d A = V

Logo o trabalho realizado pela expansão do gás é:
w = - Pex V
Quando um sistema se expande, perde...
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