Variação de entalpia

Variação de Entalpia e Mudanças de Estado
1ª e 2ª Leis da Termodinâmica

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Como se classifica, quanto à composição, uma substância cuja temperatura permanece constante nas mudanças de estado físico?

• Fusão

• Vaporização

• Condensação

• Solidificação
  

​

​Mudanças de estado físico

​Mudanças de estado físico

São fenómenos em que há variação de energia interna do sistema, por absorção ou libertação de calor, mas sem variação de temperatura (substâncias puras).

Match

Estabelece a correspondência entre os nomes das mudanças de estado físico e os números da figura.

• Condensação

• Fusão

• Solidifica-

  ção

• Vaporização

4

1

3

2

• 4

• 1

• 3

• 2

Mudanças de estado físico

Mudanças de estado físico

Durante a mudança de estado físico (a pressão constante):
- A energia absorvida pelo sistema é utilizada:
∗ na rotura de ligações intermoleculares (variação da energia interna);
∗ na variação volume (trabalho).

- Não há variação da energia cinética média das partículas - temperatura constante.

Multiple Choice

A temperatura ...

• mede o calor de um sistema.

• mede a pressão de um sistema.

• mede o grau médio de agitação das partículas.

• mede a massa e o volume de um sistema

​Variação de entalpia, ΔH

É o calor necessário (recebido ou cedido) para que uma unidade de massa de uma dada substância mude de estado físico, a pressão constante.

A unidade SI é o joule por quilograma (Jkg^-1 ou J/Kg).

Exº: A variação de entalpia de fusão, ΔH_fusão, é a energia necessária para fundir 1 kg de substância.

​Variação de entalpia, ΔH

Para a mesma substância, os valores de variação de entalpia de fusão e de solidificação são simétricos:
ΔH_{solidificação} = −ΔH_fusão

Para a mesma substância, os valores de variação de entalpia de vaporização e de condensação são simétricos:
ΔH_{condensação} = −ΔH_{vaporização}

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A variação de entalpia de vaporização da água, à pressão normal, é 2247503 J/Kg. Qual é o valor da energia envolvida na condensação de 1 kg de vapor de água?

Multiple Choice

Sabendo que o valor da variação da entalpia de fusão do gelo é 333 000 J/kg, o valor da energia necessária para fundir completamente um cubo de gelo (20,0g), a 0ºC é:

• 6660 J
• 333 000 J

• -6660 J

• -333000 J

Match

Num copo isotérmico contendo 200 g de água, inicialmente a 25ºC, colocou-se um cubo de gelo de 20g, a - 10ºC. Sabendo que C(água) = 4180 J/(kgK) , C(gelo) = 2090 J/(kgK) e ΔH_fusão = 333 000 J/kg. Estabelece as correspondências corretas.

• Temp. final da mistura

• Energia envolvida na fusão do gelo

• Energia envolvida no aquecimento do gelo.

• Temperatura de fusão do gelo

• Capacidade térmica mássica da água

15,0ºC

6660 J

418 J

0ºC

4180 J/(kgK)

• 15,0ºC

• 6660 J

• 418 J

• 0ºC

• 4180 J/(kgK)

​Primeira Lei da Termodinâmica

Durante muito tempo, as transferências de energia sob a forma de trabalho e calor estiveram dissociadas.

Em meados do século XIX, Joule realizou uma série de experiências em que promoveu o aumento da temperatura de amostras de água por realização de trabalho.

A queda dos pesos provoca o movimento das pás no seio da água.
A agitação das pás realiza trabalho sobre a água, aumentando a sua energia interna (e a temperatura).

​

​Experiência de Joule

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Como se designa a forma de transferência de energia devido ao movimento das pás, na experiência de Joule?

​Por convenção:
- Calor (Q) e trabalho (w) fornecidos ao sistema têm valores positivos;

- Calor (Q) e trabalho (w) cedidos pelo sistema têm valores negativos.

​Primeira Lei da Termodinâmica

​

1ª Lei da Termodinâmica

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Determina a variação da energia interna de um sistema que cedeu 500 J de energia como calor, tendo sido realizado sobre ele um trabalho de 200 J.

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De que altura devem cair 50,0 g de água (C = 4180 J/(kgK), para que a sua temperatura aumente 2,00 ºC? Admita que toda a energia potencial gravítica se converte em energia interna. Dado: g = 9,80 m/s²

Determina o sentido em que evoluem espontaneamente os sistemas.
A evolução espontânea é sempre no sentido da diminuição da energia útil.

​

​Segunda Lei da Termodinâmica

​Segunda Lei da Termodinâmica

"O rendimento de uma máquina térmica é sempre inferior a 100%".

Isto significa que é impossível converter integralmente a energia interna em energia útil.

A quantidade total de energia mantém-se, mas a sua qualidade degrada-se.

Multiple Choice

Qual dos esquemas apresentados representa uma máquina térmica possível?

• A

• B

• C