Termodinâmica; Química: entalpia, entropia e energia livre de Gibbs (Aula 25, parte 1)

[Música] [Música] então a gente vai começar a nossa conversa sobre termodinâmica falando de tapinha na verdade vocês já fizeram um experimento de entalpia vocês já provavelmente já deram encaminhamento para o relatório nós já falamos de entropia várias vezes né quando uma reação química acontece é muito comum que ela libere energia ou que ela absorva energia então uma reação química por exemplo [Aplausos] a + b dando semanais de essa reação aqui ela pode ela pode liberar energia ou pode absorver energia ela vai absorver energia se o conteúdo energético dos produtos for maior do que o conteúdo

energético dos reagentes humanos e ela vai liberar energia se o conteúdo energético dos reagentes for maior do que o conteúdo energético dos produtos essa diferença de energia que vai pra onde vai pro meio e essa energia que ela geralmente é qual forma de energia a energia total que o sistema tem é a somatória de todas as formas de energia presentes naquele sistema tá certo e o sistema ele não contém calor ele pode transferir parte da energia dele para a vizinhança ou receber energia da vizinhança pra ele e com isso muda a energia interna essa transferência

de energia pode acontecer na forma de trabalho ou na forma de calor o que interessa pra gente nessa questão de entropia é a energia transferida trocada com a vizinhança na forma de calor então se eu tenho uma reação química que libera a energia eu tenho uma reação química exotérmica a palavra ex ou pra fora por fora significa que essa energia está sendo liberada para fora do sistema se houver a possibilidade dessa energia migrar pra fora do sistema esse é um absurdo de energia vai ser uma reação química em botânica vamos relembrar uma coisa que eu

já falei pra vocês né se eu tenho por exemplo uma reação química acontecendo em um beque vai ter qualquer esse beck aqui normalmente ele é o meu sistema essa solução que contém os reagentes é o meu sistema a parede do bec é a minha fronteira e o meio externo a vizinhança essa fronteira ela pode ser real ou fictícia [Aplausos] quando nós fomos falando aula passada sobre é propriedades intensivas e extensivas eu criei uma fronteira hipotética bem no meio da sala vocês estão lembrados eu dividir a sala em dois e fui avaliar a temperatura dos dois

lados da sala é só obviamente ou fronteira hipotética uma fronteira fictícia hipotética já no caso do beque já no caso do baque nas paredes de vidro constitui uma fronteira real se o meu sistema essa sala eu posso considerar que as paredes da sala sejam as fronteiras desse sistema e serão fronteiras reais eu meu sistema ele pode ser um sistema aberto pode ser um sistema fechado ou pode ser um sistema isolado e quem vai determinar isso é o tipo de fronteira que eu tenho no experimento que vocês fizeram na sexta feira nós tínhamos um beque no

qual nós misturamos os reagentes e esse beck e ficava dentro de um bloco de isopor porque que o beque ficava dentro do bloco de isopor para a gente ter um isolamento térmico a gente pretendia idealmente que alguma energia como calor fosse para a vizinhança não o que nós queremos é que o máximo de energia possível liberada pela reação ficasse no sistema e ficando no sistema que provocasse uma mudança de temperatura então aquele sistema era que tipo de sistema isolado então no sistema isolado não há troca nem de matéria nem de energia obviamente um sistema aberto

é o contrário é um sistema aberto permite a troca de matéria e energia [Aplausos] o sistema fechado só energia que lhe permite somente a troca de energia então lembrando que essa energia pode ser trabalho também mas geralmente em química o que interessa energia trocada com o calor muito bem uma reação que nós façamos uma reação que nós façamos ênfase à cosa no beque sem aquele no tubo de ensaio né sem aquele bloco de isopor qual é o tipo de sistema que eu tenho uma reação de neutralização vai márcio forte com uma base forte é aberto

e fechado aberto fechado gente fechado eu não tenho troca de de matéria com vizinhos só tem troca de energia 6 mediram a reação 6 mediram laboratório qual era o valor dessa dessa energia trocada com a vizinhança na forma de calor muito bem nós já vimos também nós já vimos também que deve pagar sempre que eu tenho esse delta eu estou me referindo a uma diferença entre dois valores de uma determinada função então eu tenho uma van e um valor de entropia no estado 2 - um valor de entropia no estado isso me down pagar isso

vale com qualquer delta e quem é delta h na prática na maioria das situações é na prática esses mediram o pequeno laboratório vocês medir a variação de temperatura para chegar no que trocar cada como o que como o calor então sempre que eu faço uma reação qualquer reação a energia trocada é a variação de utopia eu já defini isso algumas vezes em sala de aula eu falei eu vou ficar repetindo porque vai chegar lá na frente vocês vão lembrar que eu já falei isso vocês entenderam minha pergunta vocês fazem uma reação química não estou falando

laboratório uma reação química qualquer por exemplo eu falei da neutralização e falei que na neutralização aquele meu sistema nem condições normais estão se comportando como um sistema fechado porque não tem porque numa reação de neutralização eu trocar a matéria com a vizinhança mas se eu fizer aquela reação de carbonato com ácido seu tratar um carbonato qualquer com ácido vai acontecer o que vai liberar co2 co2 é pra onde vai pro vizinhança é uma reação típica na qual a reação durante a reação à troca de matéria é de energia com a vizinhança então nem toda reação

química que acontece vai acontecer e vai caracterizar um sistema é fechado e também entrou da troca de calor que acontecer durante uma reação química em toda troca de energia com o calor eu vou falar troca de calor para simplificar a nossa história vai ser igual a delta já qual é a condição de pagar é igual ao calor quando quando a pressão for constante então a variação de entalpia só é igual ao calor trocado com a vizinhança quando a pressão for constante da vinci a pressão não for constante se a pressão for não for constante o

valor de que que eu vou obter não é a variação de top eu vou ter que a variação de tal peça vai ser um que é mais um fator mas não vai ser igual numericamente igual ao calor trocado entender ou não vamos vamos tentar explicar assim o eu na verdade eu esqueci de falar isso antes né ah eu tenho uma outra função que é importante mas que a gente usa muito menos porque é muito menos prática que a energia interna da qual já falei energia interna e se eu faço uma reação química é óbvio que

a energia interna vai mudar quando eu olho pra que ela é a diferença de energia que a gente faz aqueles diagramas aquela diferença de energia livre se for e é uma variação de energia interna se eu for fazer um gráfico a diferença de energia de reagente de produto aqui no meu eixo das ordenadas aqui não pode ser já o interno que tem que sentar pia porque a energia interna e então pensam duas coisas diferentes então a energia interna é a somatória de todas as formas de energia presente no sistema e aí a variação de energia

interna eu também escrevo como o delta e a energia interna então olha que a energia interna ela também só depende do estado final e do estado inicial ela não depende de como eu vou do estado para estado 2 mas te olhar o está no final estado inicial todo o parâmetro que eu represento o que eu posso representar por um delta é assim só depende do estado final do estado inicial agora quais são as variáveis que afetam essa energia interna quais são as variáveis que vocês acham que podem afetar essa energia interna poderia ser pressão que

mais a temperatura que mais volume composição podia colocar mais um monte de coisa que só que assim dessas dessas variáveis possíveis nós usamos para caracterizar a energia interna só temperatura e volume e ainda rompe a mesma coisa a entropia nós também poderíamos usar a temperatura pressão volume composição mas por um sistema de composição fixa que é o nosso ponto de partida pelo menos por enquanto a entropia ela vai depender de temperatura e de pressão porque de temperatura e de pressão aqui de temperatura de volume porque se ali entalpia depender se também da temperatura e do

volume ela ser igual a energia interna são propriedades diferentes isso foi quem chamou lógico que sim então por enquanto não tem muito que enxergar é o que assim existe existe uma função termodinâmica que eu acho que é claro pra vocês o que significa energia do sistema tá essa energia do sistema deve depender da temperatura porque eu sei que depende da temperatura porque lógico porque a temperatura está relacionada à energia cinética tá certo que o volume ele está relacionado com a distância entre as partículas portanto a gente consegue imaginar que a distância entre as partículas me

dá a contribuição de energia potencial ser um potencial atrativo seu potencial repulsivo tá certo é volume ele tem ele traz informação que pode estar relacionada a essa energia é por isso que ele está aquele compõem a definição de energia interna fala então é no momento estou discutindo a função termodinâmica pura é claro que a concentração ela entra porque ela entra mas eu acho que um pouco mais para frente vocês vão entender direitinho isso é claro que quando estou fazendo uma reação química é eu não posso ter as substâncias eu não tenho como ter substância sido

isoladamente a gente vai ver hoje espero que a gente chega lá até hoje que nós conseguimos trabalhar com valores de itau pia de entropia de energia livre de higgs é com valores sempre padrão porque se eu não tenho comparar você vai no seu laboratório faz uma medida de entropia de formação a tenho aqui o top de informação da água aí eu vou no meu laboratório faço no meu laboratório com equipamentos das minhas condições só não o meu valor está certo aí tem um camarada que faz lá em campos do jordão uma outra atitude e falam

o meu valor está certo então para evitar esse tipo de problema a gente define um estado de referência que ela está no padrão então entalpia pa grão de formação de todas as substâncias ela se refere à substância pura o estado de agregação mais estável ea um bar de pressão isso a condição padrão agora como é que eu posso eu faço uma reação química ou não de substância pura tá certo então aí é que entra o há a influência da variação da composição isso é fácil entender daqui a pouco então ela em primeiro lugar jessica a

energia interna ela depende de tv a entropia depende de tp vocês vão me odiar mas eu não tenho que escrever para explicar pra jéssica mesmo que eu não vá cobrar vocês disso eu tenho que escrever como que é a como é que eu chego aqui nesse delta aí tá certo quando eu tenho duas variáveis matematicamente então por favor vamos combinar sim eu vou colocar duas equações ali você se desarmem desarmem se eu vou colocar equação só para vocês entenderem como eu chego naquele dela tá bom desarmados cálculo não é um trauma para vocês ó eu

não sei exatamente como é a cara dessa função eu não sei se ela tem uma dependência linear com a temperatura uma dependência linear com a pressão então como é que eu faço eu posso colocar a ficar com delta aqui de cara eu tenho que calcular eu tenho que obteve primeiro uma equação que descreva as variações infinitesimais tá certo e depois eu integro é isso que é pra isso que a gente usa o cálculo que eu tinha pedido pra você se desarmarem o que eu estou falando é algo puramente conceitual se eu não sei como é

que a função varia como é que eu vou supor que ela tem um comportamento linear eu falei no meu laboratório eu não sei se isso foi falado nos outros laboral olhos e falei aqui também na orla passada eu falei o seguinte pra você só se eu fizer um gráfico se eu fizer um gráfico da intown pia em função da temperatura se eu vou fazer um gráfico dh em tal que em função da temperatura eu tenho que supor que pela constante tá certo porque eu sei que a entropia depende da temperatura e da pressão então se

eu vou do estado um do estado 2 eu não sei como é a cara da função que me leva do estado o estado 2 eu não sei isso aqui pode ser uma reta pode não ser na prática não é uma reta na prática é uma coisa assim como é que eu escrevo isso por exemplo por um gás ideal isso aqui é uma reta para as substâncias normais substâncias reais o que não é uma reta é uma curva e o formato dessa curva vai mudar de substância para a substância então se eu escrever por exemplo como

vocês fizeram pra colocar no relatório não é que eu tenho um delta já sobre um delta t e delta h sobre delta tem é igual a capacidade calorífica a pressão constante porque é isso que eu considero não é aquela com as aquelas equações que vocês usaram vocês partilham vocês podem não ter se dado corpo também estão fazendo é ser apenas delta até a capacidade calorífica que vocês usaram a pressão constante [Música]