RELATÓRIO: TERMOQUÍMICA E CINÉTICA QUÍMICA

RELATÓRIO: TERMOQUÍMICA E CINÉTICA QUÍMICA

Docentes: Prof. Dr. Amadeu Moura Bego

                                                     Disciplina: Laboratório de Ensino de Química Geral

         Nomes: Giovana Cristina da Silva

 Isabela Cristina da Silva Teixeira

Araraquara

2017

Introdução

        O estudo da energia e suas transformações é conhecido como termodinâmica (em grego, thérme-, calor; dy’ namis, energia). No aspecto da termodinâmica onde há relações entre reações químicas e variações de energia envolvendo calor é chamado de termoquímica (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005).

        Os objetos podem possuir energia cinética, a energia do movimento. A importância da energia cinética, Ec, de um objeto depende de sua massa, m, e de sua velocidade, v (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005):

[pic 3]

        Os objetos podem também possuir outra forma de energia, chamada de energia potencial, em virtude de sua posição em relação a outros objetos. A energia potencial surge quando há uma força operando no objeto (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005).

        Quando analisamos mudanças de energia, focalizamos nossa atenção em uma parte do universo limitada e bem definida. A parte que selecionamos para estudar é chamada de sistema; todo o resto é chamado de vizinhança (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005).

        A energia pode ser transferida de duas maneiras gerais. Uma maneira seria para causar o movimento de um objeto contra uma força ou para causar uma mudança de temperatura. Força é qualquer tipo de tração ou compressão exercida em um objeto. A energia utilizada para fazer um objeto se mover contra uma força é chamado trabalho. O trabalho, w, que realizamos ao mover objetos contra uma força se iguala ao produto da força, F, e a distância, d, pela qual o objeto é movido (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005):

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        A outra maneira em que a energia é transferida é na forma de calor. Calor é a energia transferida de um objeto mais quente para um objeto mais frio (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005).

        A energia potencial de um sistema pode ser convertida em energia cinética, e vice-versa. Como também a energia pode ser transferida do sistema para sua vizinhança e da vizinhança de volta para o sistema, nas formas de trabalho e calor. A primeira lei da termodinâmica diz que a energia não pode ser criada ou destruída. Ou seja, a energia é conservada. Qualquer energia perdida no sistema tem que ser aproveitada pela vizinhança, e vice-versa (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005).

        O conteúdo total de energia do sistema é chamado de energia interna, U. Não podemos medir o valor absoluto de energia interna de um sistema porque ele inclui as energias de todos os átomos, de seus elétrons e dos componentes dos núcleos. O mais adequado a se fazer é medir as variações de energia (ATKINS; JONES, 2001).

A variação de energia interna, , é definido como a diferença entre a energia final, , e energia inicial, .[pic 5][pic 6][pic 7]

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        Um valor positivo para o  ocorre quando > , indicando que o sistema ganhou energia de sua vizinhança. Um valor negativo para  ocorre quando , indicando que o sistema perdeu energia para vizinhança (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005).[pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13]

        A energia interna de um sistema muda em magnitude quando o calor é adicionado ou removido do sistema ou quando o trabalho é realizado nele ou por ele. Quando um sistema sofre qualquer mudança química ou física, variação obtida em sua energia interna, , é dada pelo calor adicionado ou liberado do sistema, q, mais o trabalho realizado pelo ou no sistema, w (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005):[pic 14]

[pic 15]

        Quando o calor é transferido na vizinhança para o sistema, q tem valor positivo. Da mesma maneira, quando o trabalho é realizado no sistema pela vizinhança, w tem valor positivo. A relação entre os sinais q e w e o sinal  estão demonstrados na tabela 1 (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005):[pic 16]

Tabela 1: Convenções de sinais utilizados e a relação entre q, w e .[pic 17]

Convenção de sinal para q	Sinal de [pic 18]
q > 0 : o calor é transferido da vizinhança para o sistema	q > 0 e w > 0 :  >0 [pic 19]
q < 0 : o calor é transferido do sistema para vizinhança	q > 0 e w < 0: o sinal de   depende dos valores absolutos de q e de w[pic 20]
Convenção de sinal para w
w > 0 : o trabalho é realizado pela vizinhança no sistema	q < 0 e w > 0 : o sinal de    depende dos valores absolutos de q e de w[pic 21]
w < 0 : o trabalho é realizado pelo sistema na vizinhança	q < 0 e w < 0 :  < 0[pic 22]

Fonte: (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005, página 145).

        Processos que ocorrem absorção de calor pelo sistema são chamados endotérmicos. (Endo- é um prefixo que significa ‘para dentro’). Durante um processo endotérmico o calor flui da vizinhança para dentro do sistema (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005).

        Um processo no qual o sistema emite calor é chamado de exotérmico. (Exo- é um prefixo que significa ‘para fora’). Durante um processo exotérmico o calor fluir para fora do sistema em direção à sua vizinhança (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005).

        A energia interna é uma função de estado, que é uma propriedade cujo valor depende somente do estado atual do sistema e é independente da maneira pela qual o estado foi atingido. A importância das funções de estado na termodinâmica é que, como elas só dependem do estado atual do sistema, se ele muda de um estado a outro, a variação da função de estado não depende de como a mudança foi feita. O trabalho realizado pelo sistema não é uma função de estado, pois ele depende de como a mudança foi produzida; Da mesma forma que o calor não é uma função de estado, pois a energia transferida a um sistema como o calor depende também depende de como a mudança é produzida (ATKINS; JONES, 2001).