Projeto TextQuim
Este é um teste que visa avaliar possíveis dificuldades de compreensão de leitura de textos de Química. A seguir você encontra dois trechos de dois manuais de Físico-Química utilizados em cursos de graduação. Leia os textos e responda às perguntas nos campos indicados. O padrão de resposta é livre. Sua resposta será examinada e, ao final da observação de um grupo de respondentes, entraremos em contato com você via e-mail.
Elaboração: Siane Simioni - Bolsista FAPERGS
Supervisão: Profa. Dra. Maria José Bocorny Finatto
Implementação: Marcelo Castiel Ruas
Estão previstos três tipos de leitores: a) estudantes de Química; b) estudantes de Tradução; c) outros.
Se você não for estudante de Química ou de Tradução, escolha a opção "outros".
PILLA, Luiz. Físico-Química I:termodinâmica química e equilíbrio químico. 2ª ed.revisada e atualizada por José Schifino. Porto Alegre: Editora da UFRGS, 2006,
5- A Primeira Lei da Termodinâmica. Energia Interna e Entalpia.
5.12- Trabalho Elétrico numa Transformação Química Reversível
5.13- Efeito Térmico de uma Transformação
5.14- Entalpia
Além da energia interna ou intrínseca, U, todo o sistema possui uma energia elástica, PV, resultante do volume V que ocupa sob a pressão P. A energia PV pode ser considerada como o trabalho necessário para gerar um volume V sob uma pressão P.
As duas quantidades U e PV encontram-se freqüentemente associadas nas equações termodinâmicas. Por isso, Gibbs (1875) introduziu uma nova função de estado denominada entalpia (do grego en, em,+ thalpein, quente), definida como a soma destas duas quantidades:
H = U + PV (5.51)
Embora seja uma propriedade composta, a entalpia mostrou-se mais importante do que a energia interna, principalmente no estudo dos fenômenos que se realizam sob pressão constante.
A entalpia é uma propriedade extensiva, pois U e PV também o são. Em qualquer transformação, o acréscimo de entalpia de um sistema será
∆H = ∆U + ∆(PV) (5.52)
e, se a transformação for isobárica,
∆Hp = ∆Up + P∆V (5.53)
Um acréscimo infinitesimal de entalpia é uma diferencial exata, expressa por
dH = dU + PdV + VdP .(5.54)
Mas, numa transformação termelástica, dU é dado por
dU = dq – PdV (dw' = 0) (5.55)
que, introduzida na equação (5-54), leva a
dH = dq + VdP (dw' = 0) (5.56)
A integração destas equações dá, respectivamente, (w' = 0) (5.57)
(w' = 0) (5.58)
É evidente que, se a transformação for acompanhada de produção de trabalho útil, além do trabalho PdV, as equações (5-55) e (5-56) passam a
dU = dq – PdV + dw'
dH = dq + VdP + dw'
5.15- Efeito térmico sob condições restritivas
Trabalho e calor trocados entre o sistema e o meio externo, numa transformação entre dois estados, dependem do processo, ou seja, dos estados intermediários pelos quais passa o sistema.
Contudo, sob determinadas condições impostas ao sistema, calor e trabalho tornam-se iguais a variações de propriedades termodinâmicas e passam a depender, por isso, apenas dos estados inicial e final do sistema.
Assim, nas transformações termelásticas em que o volume permanece constante, a equação (5.55) dá
dUv = dqv (dw' = 0) (5.59)
∆Uv = qv (w' = 0) (5.60)
Portanto, em toda a transformação isométrica em que nenhum trabalho útil é produzido, o acréscimo de energia interna do sistema é igual ao calor recebido.
Nas transformações termelásticas em que a pressão permanece constante, obtém-se, em virtude da equação (5-56),
dHp = dqp (dw' = 0) (5.61)
∆Hp = qp (w' = 0) (5.62)
Portanto, em toda a transformação isobárica em que nenhum trabalho útil é produzido, o acréscimo de entalpia do sistema é igual ao calor recebido.
As equações (5.60) e (5.62), válidas para qualquer processo, reversível ou irreversível, são de grande importância prática e mostram que a calorimetria é um dos mais importantes recursos experimentais da Termodinâmica.
ATKINS, Peter, PAULA, Julio de. Físico-Química. Volume 1. Rio de Janeiro: LTC, 7ª ed., 2003, p.46-47. Traduzido por Edílson C. da Silva; Márcio José E. de Mello; Oswaldo E. Barcia, professores do Departamento de Físico-Química da UFRJ.
2. A primeira lei: conceitos
2.3 Trabalho e Expansão
2.4 Trocas Térmicas
2.5 Entalpia
A variação da energia interna não é igual ao calor recebido pelo sistema quando o volume não for constante. De fato, nestas circunstâncias, parte da energia fornecida como calor retorna às vizinhanças na forma de trabalho de expansão (Fig. 2.13), e então dU é menor do que dq. Entretanto, veremos que neste caso o calor fornecido a pressão constante é igual à variação de outra propriedade termodinâmica do sistema, a entalpia.
(a) A definição de entalpia
A entalpia, H, é definida como
H = U + pV (2.23)
onde p é a pressão do sistema e V volume. Como U, p e V são funções de estado, a entalpia também é uma função de estado. Como qualquer outra função de estado, a variação de entalpia, ΔH, entre um par de estados inicial e final é independente do processo que leva o sistema de um estado para outro.
Embora a definição de entalpia possa parecer arbitrária, ela tem implicações importantes para a termoquímica. Por exemplo, mostramos na Justificativa que é vista a seguir que a Eq.2.23 implica que a variação de entalpia é igual ao calor fornecido ao sistema, a pressão constante (desde que o sistema não efetue trabalho além do de expansão):
dH = dq (a volume constante, sem trabalho extra) (2.24a)
No caso de uma variação finita,
ΔH = qp (2.24b)
Justificativa 2.1
No caso de uma variação infinitesimal qualquer no estado do sistema, U passa a U + dU, p a p + dp e V a
V + dV. Logo, de acordo com a Eq.2.23, H passa de U + pV para
H + dH = (U + dU) + (p + dp)(V + dV) = U + dU + pV + pdV + Vdp + dpdV
O último termo no segundo membro é o produto de duas grandezas infinitesimais e pode ser desprezado. Então, substituindo-se U + pV no segundo membro por H, vemos que H passa para
H + dH = H + dU + pdV + Vdp
Se fizermos agora dU = dq + dw nesta expressão, temos
dH = dq + dw + pdV + Vdp
Se o sistema estiver em equilíbrio mecânico com as vizinhanças, na pressão p, e se o único trabalho for o de expansão, podemos escrever que dw = -pdV e obtemos
dH = dq + Vdq
Impomos agora a restrição do aquecimento ocorrer a pressão constante escrevendo dp = 0. Então
que é a Eq.2.24a.
O resultado expresso pela Eq. 2.24 afirma que quando um sistema está a pressão constante e só efetua trabalho de expansão, a variação de entalpia é igual à energia fornecida ao sistema na forma de calor. Por exemplo, se fornecemos à água contida num béquer aberto, através de um aquecedor elétrico, 36 kJ de energia, a entalpia da água aumenta de 36 kJ e escrevemos ΔH = +36 kJ.