AULA TERMODINAMICA FQ MANHA

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TERMODINÂMICA: 3 LEIS. 
O trabalho; O trabalho de expansão; 
O calor; A medida do calor.
2
A temperatura de um sistema é uma medida da
agitação térmica das partículas que constituem
esse sistema.
TEMPERATURA
3
CALOR
• Calor é a energia térmica em trânsito de um
corpo de maior temperatura a outro, de
menor temperatura, quando postos em
contato.
4
PRINCÍPIO ZERO
• A condição fundamental para que a energia possa 
ser transferida de um corpo para outro na forma de 
calor é que haja diferença de temperatura entre os 
corpos. 
5
PRINCÍPIO ZERO
• A energia na forma de calor só flui de um corpo de 
maior temperatura (mais quente) para um outro de 
menor temperatura (mais frio). 
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‘’2 CORPOS QUE ESTÃO EM EQUILIBRIO TÉRMICO COM UM TERCEIRO ESTÃO EM EQUILÍBRIO ENTRE SI’’ 
PRINCÍPIO ZERO
“Sistemas em contato térmico, em que estão
envolvidas troca de calor, só estarão em
equilíbrio completo um com o outro quando
tiverem atingido a mesma temperatura, isto é, a
mesma agitação térmica entre suas partículas
constituintes”.
7
8
PRIMEIRA LEI DA 
TERMODINÂMICA
Ou W
• Termoquímica estuda principalmente os aspectos
relacionados à energia interna, ∆U, dos sistemas:
as reações químicas se resumem em uma variação de energia
interna ΔU dos sistemas.
• A Primeira Lei da Termodinâmica se relaciona com
o princípio da conservação da energia. Isso quer dizer
que a energia em um sistema não pode ser destruída
nem criada, somente transformada.
PRIMEIRO PRINCÍPIO 
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https://www.todamateria.com.br/primeira-lei-da-termodinamica/
PRIMEIRO PRINCÍPIO 
• A constatação é enunciada como PRIMEIRO
PRINCÍPIO DA TERMODINÂMICA
“A variação de energia interna, ∆U, de um
sistema é igual à diferença entre o calor Q,
trocado com o meio ambiente e o trabalho W,
realizado pelo (ou sobre o) sistema”.
PRIMEIRO PRINCÍPIO 
10
Unidades de medidas
• 1 cal => 4,18 J
• kJ => 1000 J
• T => ˚C ou K
• cal/kg.K ou J/kg.K
• Q= 1 cal = 4,18J e W= 4,18 J/cal 
• N.m = J 
• Calor específico - cal/mol.K ou J/mol.K
PRIMEIRO PRINCÍPIO 
• Quando ocorre troca de calor entre um
sistema e o meio ambiente a diferença entre o
calor Q trocado e o trabalho W realizado é
igual à variação da energia interna do
sistema: ∆U
12
Q = W + ∆U 
ΔU = Variação da energia interna (J)
Q = Calor (J)
W = Trabalho (J)
Ao ser aquecido, o gás se expande empurrando o
êmbolo para cima.
Notamos que o calor fornecido ao gás produziu
trabalho, ao mover o êmbolo, e fez aumentar a
temperatura do gás.
Isso demonstra que a energia se conservou. A
energia na forma de calor transformou-se em outros
tipos de energia.
A primeira lei da Termodinâmica corresponde, na
verdade, ao princípio da conservação da energia.
Assim, o calor fornecido ou retirado (Q) de um
sistema resultará na realização de trabalho (W) e na
variação da energia interna do sistema (∆U).
Q = W + ∆U 
13
∆U = Q - W 
PRIMEIRO PRINCÍPIO 
TRABALHO (W)
• Energia em trânsito
• Troca de energia sem influência de diferenças
de temperatura.
• É uma forma na qual a energia pode ser
transferida diretamente de um sistema a
outro ou entre um sistema e o meio ambiente.
• Não existe como tal antes ou depois da
transferência, somente DURANTE o processo.
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W=F. d
W=P. A .d ΔV= A.d
F= P.A
P= F
A
F= P.A
Ou W = P. ∆V
P= pressão
F=força
W=trabalho
A . d= volume 
ocupado pelo gás
A energia interna de um gás está diretamente relacionada com sua
temperatura. Assim, uma variação na temperatura do gás indicará
variação de sua energia interna (∆U).
Para moléculas monoatômicas, tem-se:
TRn
2
3
U = ΔTRn
2
3
ΔU =
n – número de mols do gás;
R – constante universal dos gases (8,31 J/mol.K);
T – temperatura do gás.
U – energia interna
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Para moléculas diatômicas, tem-se: O2, N2, Cl2, H2, etc
ΔTRn
2
3
ΔU =
5
Quando o gás se expande, temos uma variação
de volume positiva (∆V>0). Então dizemos que o
gás realizou trabalho (W<0), pois é a força do gás
que desloca o êmbolo.
Quando o gás é comprimido, temos uma variação de
volume negativa (∆V<0). Então dizemos que o
trabalho foi realizado sobre o gás (W>0), pois uma
força externa desloca o êmbolo.
F
17
Calor recebido
Calor cedido
SINAIS DE W e Q
COMPRESSÃO
EXPANSÃO
Numa , todo calor trocado
pelo gás (Q), recebido ou cedido, resultará em trabalho (W).
Uma vez que não há variação de temperatura, também não há
variação de energia interna (∆U).
Calor Recebido
Calor cedido
19
Numa todo calor recebido
ou cedido (Q) pelo gás será transformado em variação da
sua energia interna (∆U). Como não há variação de volume,
também não há realização de trabalho (W).
Calor recebido
Calor cedido
Numa transformação adiabática ocorre quando um gás sofre
expansão ou compressão muito rapidamente, sem que haja
tempo suficiente para transferências de calor.
Um gás expande-se ou sofre compressão com velocidade rápida o
suficiente para que as trocas de calor entre ele e suas vizinhanças
sejam desprezíveis.
∆U
21
Os gases pressurizados dentro das 
latas de aerossóis.
No caso do aerosol, como o gás sofre uma 
expansão e empurra as moléculas do ar atmosférico 
à sua volta, ele mesmo consome parte de sua 
energia interna realizando trabalho.
expansão adiabática, Q=0: 
 U = - W (<0)
compressão adiabática, Q=0: 
U = -(-W) = +W (>0)
Transformação
Isovolumétrica
Transformação
Adiabática
22
Numa transformação isobárica há fornecimento/produção de 
trabalho e também há fornecimento/produção de calor
(Pconstante)
Calor trocado:
23
QP ⇒calor trocado a pressão
constante, cal ou J
m⇒massa, kg
cP ⇒ calor específico a pressão constante, 
cal/kg.K ou J/kg.K
ΔT⇒ variação de temperatura, ˚C ou K
CP ⇒ calor específico molar a pressão 
constante, cal/mol.K ou J/mol.K
n = número de moléculas 
QP = m⋅CP ⋅ΔT
ou
QP = n⋅CP ⋅ΔT
"ocorre quando um gás está sob pressão 
constante em um sistema fechado, no qual 
existem trocas de energia com a vizinhança e 
se modifica o volume e a temperatura desse 
gás.”
W= P. V
25Transformação
Isobárica
V 
Transformação Isobárica
V>0 
V<0 
Ex. aplicação do conhecimento:
2 C2H6 (g) + 7 O2 (g) → 4 CO2 (g) + 6 H2O (g) 
9mol de reagente ➔ 10 mol de produtos (expansão) – aumento volume 
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3 (g) 
4 mol de reagente ➔ 2 mol de produtos (compressão) – diminui o volume 
C(s) + O2 (g) → CO2 (g)
1mol de reagente ➔ 1 mol de produto não realiza W
PRIMEIRO PRINCÍPIO 
1) O trabalho realizado quando um gás comprimido em um
cilindro é 462J. Durante esse processo, há transferência de
128J na forma de calor do gás para a vizinhança. Calcule a
variação de energia para esse processo.
EXERCÍCIO
27
PRIMEIRO PRINCÍPIO 
1) O trabalho realizado quando um gás comprimido em um
cilindro é 462J. Durante esse processo, há transferência de
128J na forma de calor do gás para a vizinhança. Calcule a
variação de energia para esse processo.
EXERCÍCIO
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W= 462J (+) COMPRESSÃO
Q= 128J (-) LIBERADO
∆U= ?
∆U= Q + W (troca de sinal de W)
∆U= -128J + 462J
∆U= 334J
2. Um cilindro com êmbolo móvel contém um gás à pressão de 
4,0.104N/m2. Quando é fornecido 6 kJ de calor ao sistema, à pressão 
constante, o volume do gás sofre expansão de 1,0.10-1m3. Determine o 
trabalho realizado e a variação da energia interna nessa situação.
EXERCÍCIO
2. Um cilindro com êmbolo móvel contém um gás à pressão de 
4,0.104N/m2. Quando é fornecido 6 kJ de calor ao sistema, à pressão 
constante, o volume do gás sofre expansão de 1,0.10-1m3. Determine o 
trabalho realizado e a variação da energia interna nessa situação.
• P contante – sistema isobárico
EXERCÍCIO
Dados:
P = 4,0. 104 N/ m2 
Q = 6KJ ou 6000 J
ΔV = 1,0.10-1 m3
W = ? 
ΔU = ?
1ª Etapa: Calcular o trabalho com os dados 
do problema.
W = P. ΔV (+ ou -)
W = 4,0. 104 x 1,0.10-1
W = 4000 J
W -4000J
2ª Etapa: Calcular a variação da 
energia interna com o novo dado de 
expansão.
Q = W + ΔU
ΔU = Q - W
ΔU = 6000 + 4000
ΔU = 10000 J
3. Determine qual o trabalho realizado por um gásem expansão, que 
teve seu volume alterado de 5.10-6 m3 para 10.10-6 m3, em uma 
transformação à pressão constante de 4.105 N/m2.
EXERCÍCIO
3. Determine qual o trabalho realizado por um gás em expansão, que 
teve seu volume alterado de 5.10-6 m3 para 10.10-6 m3, em uma 
transformação à pressão constante de 4.105 N/m2.
W = P. ∆V - sistema isobárico
A pressão exercida pelo gás é representada por P e a variação do volume do gás é 
dada por incremento V.
Substituindo os valores do enunciado na fórmula, calculamos o trabalho da 
seguinte forma:
EXERCÍCIO
W
W
4. Em uma transformação isobárica, um gás realizou um trabalho 
mecânico de 1.104 J sob uma pressão de 2.105 N. Se o volume inicial 
do gás é de 6 m3, qual o seu volume final após a expansão?
EXERCÍCIO
4. Em uma transformação isobárica, um gás realizou um trabalho 
mecânico de 1.104 J sob uma pressão de 2.105 N. Se o volume inicial 
do gás é de 6 m3, qual o seu volume final após a expansão?
Utilizando a fórmula de trabalho para uma transformação isobárica, ou seja, 
com pressão constante, calculamos o volume final do gás da seguinte forma:
EXERCÍCIO
Sabendo que 1 J equivale a 1 N.m, substituímos os 
dados do enunciado na fórmula e encontramos o 
volume final.W = P. ∆V
W
W
W
W
Exercício de fixação
Determine a variação da energia interna de uma gás que se expande 
por meio de uma transformação adiabática com um trabalho de 
2500J.
Exercício de fixação
Exercício de fixação
Determine a variação da energia interna de uma gás que se expande 
por meio de uma transformação adiabática com um trabalho de 
2500J.
De acordo com a primeira lei da termodinâmica, um gás que 
sofre uma transformação adiabática possui uma quantidade de 
calor nulo, então podemos calcular a variação da energia interna 
utilizando a fórmula da primeira lei da termodinâmica:
ΔU=Q−W
ΔU=0−2500
ΔU=−2500 J
Exercício de fixação
SEGUNDO PRINCÍPIO 
37
• Segunda Lei da Termodinâmica
• As transferências de calor ocorrem sempre do
corpo mais quente para o corpo mais frio, isso
acontece de forma espontânea, mas o contrário
não.
• O que significa dizer que os processos de
transferência de energia térmica são irreversíveis.
SEGUNDO PRINCÍPIO 
38
A grandeza física relacionada com a Segunda Lei da Termodinâmica é 
a entropia, que corresponde ao grau de desordem de um sistema.
https://www.todamateria.com.br/entropia/
SEGUNDO PRINCÍPIO 
Um exemplo clássico de entropia é um copo de água
que cai no chão.
• Nessa situação, é impossível fazer com que a água
volte para o copo, o que qualifica a entropia da ação
(desordem e irreversibilidade).
SEGUNDO PRINCÍPIO 
TERCEIRO PRINCÍPIO 
41
• Terceira Lei da Termodinâmica
• A Terceira Lei da Termodinâmica surge como 
uma tentativa de estabelecer um ponto de 
referência absoluto que determine a entropia. 
• A entropia é, na verdade, a base da Segunda Lei 
da Termodinâmica.
ΔS = Sproduto – Sreagente
https://www.todamateria.com.br/terceira-lei-da-termodinamica/
TERCEIRO PRINCÍPIO 
Em um sistema termodinâmico pode haver um ou vários corpos que se relacionam. 
O sistema pode ser definido como: aberto, fechado ou isolado.
Qualquer sistema termodinâmico isolado, a entropia é
um fenômeno que surge espontaneamente e tende a crescer.
A entropia está relacionada à máxima energia que um sistema pode
perder, e sua variação mede o grau de
irreversibilidade dos processos.
O aumento da entropia significa, basicamente, o crescimento do
grau de desordem em um sistema.
Exemplo clássico: de aumento de entropia é o gelo derretendo.
altera drasticamente o estado da 
água do sólido para o líquido.
TERCEIRO PRINCÍPIO 
https://fia.com.br/blog/gestao-de-processos/
Entropia Positiva
Quando a entropia é positiva, significa que o grau de desordem é grande e tende a 
aumentar sucessivamente.
Ex: vários aspectos da vida cotidiana, como as mudanças climáticas, o mercado 
financeiro, o crescimento populacional,
Entropia Negativa
A entropia negativa ocorre quando é realizada alguma interferência que consegue reduzir o grau 
de desorganização em curso dentro de um sistema.
Ex: casa é reformada
Entropia Nula
A entropia nula ocorre quando há apenas uma possibilidade de organização para um 
sistema.
Ex: baralho com todas as cartas ordenadas
TERCEIRO PRINCÍPIO 
https://fia.com.br/blog/crise-climatica/
https://fia.com.br/blog/mercado-financeiro/
https://fia.com.br/blog/mercado-financeiro/
Se a energia cinética média das moléculas de um gás aumentar e o 
volume permanecer constante:
a) a pressão do gás aumentará e a sua temperatura permanecerá 
constante.
b) a pressão permanecerá constante e a temperatura aumentará.
c) a pressão e a temperatura aumentarão.
d) a pressão diminuirá e a temperatura aumentará.
e) a temperatura diminuirá e a pressão permanecerá constante.
Exercício de fixação
Se a energia cinética média das moléculas de um gás aumentar e o 
volume permanecer constante:
a) a pressão do gás aumentará e a sua temperatura permanecerá 
constante.
b) a pressão permanecerá constante e a temperatura aumentará.
c) a pressão e a temperatura aumentarão.
d) a pressão diminuirá e a temperatura aumentará.
e) a temperatura diminuirá e a pressão permanecerá constante.
Exercício de fixação
Resolução: a energia cinética é a energia relacionada ao movimento das partículas, 
quantidade de energia que acaba sendo denominada Energia Cinética.
Exercício de fixação
1. Das alternativas abaixo, qual representa a mudança de
estado físico que ocorre em consequência do aumento
da entropia do sistema?
a) CO2(g) → CO2(s)
b) CO2(l) → CO2(g)
c) CH3OH(l) → CH3OH(s)
d) CH3OH(g) → CH3OH(l)
e) H2O(g) → H2O(l)
Exercício de fixação
1. Das alternativas abaixo, qual representa a mudança de
estado físico que ocorre em consequência do aumento
da entropia do sistema?
a) CO2(g) → CO2(s)
b) CO2(l) → CO2(g)
c) CH3OH(l) → CH3OH(s)
d) CH3OH(g) → CH3OH(l)
e) H2O(g) → H2O(l)
Exercício de fixação
Assinale a alternativa que está incorreta no que concerne à
entropia:
• a) a entropia de gases é geralmente maior que a dos
líquidos e a entropia de líquidos é geralmente maior que a
dos sólidos;
• b) a entropia normalmente aumenta quando um líquido
puro ou sólido dissolve em um solvente;
• c) a entropia aumenta quando um gás dissolvido escapa de
uma solução;
• d) a entropia do universo está aumentando continuamente;
• e) a entropia de um processo complexo é a soma das
entalpias simples desse processo.
Exercício de fixação
Assinale a alternativa que está incorreta no que concerne à entropia:
• a) a entropia de gases é geralmente maior que a dos líquidos e a
entropia de líquidos é geralmente maior que a dos sólidos;
• b) a entropia normalmente aumenta quando um líquido puro ou
sólido dissolve em um solvente;
• c) a entropia aumenta quando um gás dissolvido escapa de uma
solução;
• d) a entropia do universo está aumentando continuamente;
• e) a entropia de um processo complexo é a soma das entalpias
simples desse processo.
Pq A entropia de um processo é sempre a variação entre a entropia
dos produtos (final) e a entropia dos reagentes (inicial).
Exercício de fixação
Considere as supostas variações de entropia (ΔS) nos processos
abaixo:
• I. cristalização do sal comum (ΔS > 0)
• II. sublimação da naftalina (naftaleno) (ΔS > 0)
• III. mistura de água e álcool (ΔS < 0)
• IV. ferro (s) ferro (l) (ΔS > 0)
• V. ar comprimido (ΔS < 0)
As variações de entropia indicadas nos processos que estão
corretas são:
a) I, III e IV.
b) III, IV e V.
c) II, III e V.
d) I, II e IV.
e) II, IV e V
Exercício de fixação
Considere as supostas variações de entropia (ΔS) nos processos abaixo:
• I. cristalização do sal comum (ΔS > 0) errado porque, quando ocorre
a cristalização, temos uma agregação dos íons, o que caracteriza
diminuição na entropia.
• II. sublimação da naftalina (naftaleno) (ΔS > 0)
• III. mistura de água e álcool (ΔS < 0) errado porque ocorre uma
dissolução do álcool na água ou vice-versa, aumentando a entropia.
• IV. ferro (s)ferro (l) (ΔS > 0)
• V. ar comprimido (ΔS < 0)
As variações de entropia indicadas nos processos que estão corretas
são:
a) I, III e IV.
b) III, IV e V.
c) II, III e V.
d) I, II e IV.
e) II, IV e V
Exercício de fixação
Qual é a variação de entropia (ΔS) da reação:
• H2(g) + I2(g) → 2 HI(g)
a 25 °C, sabendo que, nessa temperatura, as entropias-padrão são: H2(g): 31,2
cal/K.mol; I2(g): 27,9 cal/K.mol; HI(g): 49,3 cal/K.mol.
a) 93,5 cal/K.mol
b) 39,5 cal/K.mol
c) 59,3 cal/K.mol
d) 35,9 cal/K.mol
e) 53,9 cal/K.mol
Exercício de fixação
Qual é a variação de entropia (ΔS) da reação:
H2(g) + I2(g) → 2 HI(g)
a 25 °C, sabendo que, nessa temperatura, as entropias-padrão são: H2(g):
31,2 cal/K.mol; I2(g): 27,9 cal/K.mol; HI(g): 49,3 cal/K.mol.
a) 93,5 cal/K.mol
b) 39,5 cal/K.mol
c) 59,3 cal/K.mol
d) 35,9 cal/K.mol
e) 53,9 cal/K.mol
ΔS = Sp – Sr
ΔS = (2.49,3) – (31,2 + 27,9)
ΔS = 98,6 – 59,1
ΔS = 39,5 cal/K.mol
	Slide 1
	Slide 2: TERMODINÂMICA: 3 LEIS. O trabalho; O trabalho de expansão; O calor; A medida do calor.
	Slide 3: TEMPERATURA
	Slide 4: CALOR
	Slide 5: PRINCÍPIO ZERO
	Slide 6: PRINCÍPIO ZERO
	Slide 7: PRINCÍPIO ZERO
	Slide 8: Primeira lei da termodinâmica
	Slide 9: PRIMEIRO PRINCÍPIO 
	Slide 10: PRIMEIRO PRINCÍPIO 
	Slide 11
	Slide 12: PRIMEIRO PRINCÍPIO 
	Slide 13
	Slide 14: TRABALHO (W)
	Slide 15
	Slide 16
	Slide 17
	Slide 18
	Slide 19
	Slide 20
	Slide 21
	Slide 22
	Slide 23
	Slide 24
	Slide 25
	Slide 26
	Slide 27: PRIMEIRO PRINCÍPIO 
	Slide 28: PRIMEIRO PRINCÍPIO 
	Slide 29
	Slide 30
	Slide 31
	Slide 32
	Slide 33
	Slide 34
	Slide 35: Exercício de fixação
	Slide 36: Exercício de fixação
	Slide 37: SEGUNDO PRINCÍPIO 
	Slide 38: SEGUNDO PRINCÍPIO 
	Slide 39
	Slide 40: SEGUNDO PRINCÍPIO 
	Slide 41: TERCEIRO PRINCÍPIO 
	Slide 42
	Slide 43
	Slide 44: Entropia Positiva Quando a entropia é positiva, significa que o grau de desordem é grande e tende a aumentar sucessivamente. Ex: vários aspectos da vida cotidiana, como as mudanças climáticas, o mercado financeiro, o crescimento populacional, 
	Slide 45: Exercício de fixação
	Slide 46: Exercício de fixação
	Slide 47: Exercício de fixação
	Slide 48: Exercício de fixação
	Slide 49: Exercício de fixação
	Slide 50: Exercício de fixação
	Slide 51: Exercício de fixação
	Slide 52: Exercício de fixação
	Slide 53: Exercício de fixação
	Slide 54: Exercício de fixação