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Termodinâmica Química 2º Semestre do 2º Ano — MEBiol

Termodinâmica Química 2º Semestre do 2º Ano —MEBiol · 2º Semestre do 2º Ano —MEBiol/ MEQui/ MEM a) Introdução A theory is the more impressive the greater the simplicity

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PROGRAMA

1. Introdução Perspectiva histórica. Conceitos básicos. A lei zero. Gases, líquidos e sólidos. Gases perfeitos. Escala de temperatura do gás ideal. Misturas gasosas ideais. Lei de Dalton. 2. Propriedades das substâncias puras. Equilíbrio de fases. Regra das fases de Gibbs. Diagramas de fases de componentes puros (diagramas p-V-T, p-T , T-V e p-V). 3. Gases reais. Equações de estado (van der Waals, Peng-Robinson, Redlich-Kwong). Princípio dos estados correspondentes. Fator acêntrico de Pitzer. Equação de virial. 4. A primeira lei da Termodinâmica. Trabalho e calor. Funções de estado. Energia interna. Entalpia. Capacidades caloríficas. Calores latente e sensível. 5. Termoquímica. Calorimetria. Temperatura teórica de chama. Entalpia de formação padrão e entalpia de reação padrão. Leis de Hess e de Kirchhoff. 6. A segunda lei da Termodinâmica. Transformações reversíveis e irreversíveis. Entropia e processos espontâneos. Processos isotérmicos e adiabáticos. A máquina de Carnot. Temperatura termodinâmica. Eficiência térmica. A terceira lei. Equações fundamentais da termodinâmica. Energias de Helmholtz e Gibbs. Relações de Maxwell. Equação de Gibbs-Helmholtz. Coeficiente de Joule-Thomson. Sistemas abertos: Potencial químico. Condição geral de equilíbrio. Equação de Clausius-Clapeyron. Fugacidade, coeficiente de fugacidade e métodos de cálculo. Misturas gasosas reais. Regra de Lewis-Randall. Regras de Kay. Equações de estado para misturas. 7. Termodinâmica de Misturas. Grandezas molares parciais. Método das intersecções. Equação de Gibbs-Duhem. Grandezas de mistura: definição e aplicação ao caso de misturas de gases perfeitos. Energia de Gibbs, entropia, entalpia e volume de mistura. Calores de solução. 8. Soluções ideais. Propriedades coligativas. Pressão osmótica. 9. Equilíbrio líquido-vapor. Leis de Raoult e de Henry. Diagramas de fases: p-T-x-y, p-T, p-x-y e T-x-y. Regra da alavanca. Linhas de união. Diagramas y-x. Volatilidade relativa. Destilação fracionada. Azeotropia. Soluções reais: atividades e coeficientes de atividade. Sistemas parcialmente miscíveis. 10. Equilíbrio sólido-líquido. Curvas de arrefecimento. Diagramas de fase com formação de compostos. 11. Diagramas de fases de sistemas ternários. 12. Equilíbrio químico. Reações em misturas gasosas ideais e reais. Reações envolvendo fases condensadas. Dependência da constante de equilíbrio com a pressão e com a temperatura. Princípio de Le Chatelier.

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PROGRAM

1. Introduction Historical perspective. Basic concepts. The zeroth law. Gases, liquids and solids. The ideal gas. The ideal gas temperature scale. Ideal gas mixtures. Dalton’s law. 2. Properties of pure substances. Phase equilibria. The phase rule. Phase diagrams of pure components (p-V-T, p-T, p-V and T-V diagrams). 3. Real gases. Equations of state (van der Waals, Peng-Robinson, Redlich-Kwong). Corresponding states principle. Pitzer acentric factor. Virial equation. 4. The first law of thermodynamics. Heat and work. Internal energy. State functions. Enthalpy. Heat capacities. Latent and sensitive heats. 5. Thermochemistry. Calorimetry. Theoretical flame temperature. Standard enthalpies of formation and reaction. Hess and Kirchoff’s laws. 6. The second law of thermodynamics. Reversible and irreversible processes. Entropy and spontaneous processes. Adiabatic and isothermal processes. Carnot heat engine. Thermodynamic temperature. Thermal efficiency. The third law.Fundamental equations of thermodynamics. Gibbs and Helmholtz energies. Maxwell relations. Gibbs-Helmholtz equation. Joule-Thomson coefficient. Open systems: chemical potential. The general condition for equilibrium. Clausius-Clapeyron equation. Fugacity, fugacity coefficients and calculation methods. Real gaseous mixtures. Lewis-Randall rule. Kay’s rule. Equations of state for mixtures. 7.Thermodynamics of mixtures. Partial molar properties. Intersection method. Gibbs-Duhem equation. Mixture properties: definition and application to ideal gaseous mixtures. Gibbs energy, entropy, enthalpy and volume of mixture. Heats of solution. 8. Ideal solutions. Colligative properties. Osmotic pressure. 9. Vapor-liquid equilibrium. Raoult and Henry’s laws. Phase diagrams: p-T-x-y, p-T, p-x-y and T-x-y diagrams. Lever rule. Tie lines. Relative volatility, y-x diagrams and fractional distillation. Azeotropy. Real solutions: activity and activity coefficient. Partial miscible systems. 10. Solid-liquid equilibrium. Cooling curves. Phase diagrams with formation of compounds. 11. Phase diagrams for ternary mixtures. 12. Chemical equilibrium. Reaction involving ideal and non-ideal gas mixtures and condensed phases. Temperature and pressure dependence of the equilibrium constant. Principle of Le Chatelier.

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Programa (arrumado)

a) IntroduçãoIntrodução: perspectiva histórica. Temperatura, energia e entropia: As 3+1 leis da termodinâmica.

b) Conceitos FundamentaisConceitos básicos. Sistema, universo e fronteira. Sistemas abertos, fechados e isolados. Variáveis de estado. Propriedades intensivas e extensivas. Funções de estado. Variáveis dependentes e independentes. Gases, líquidos e sólidos. Introdução à Regra das Fases (Regra de Gibbs). Derivadas parciais. Diferenciais Exactas. Relações entre diferenciais.

A numeração de capítulos nos pontos c) a h) refere-se ao livro Termodinâmica Aplicada, E. G. de Azevedo, Escolar Editora, 4ª ed., 2018

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c) Temperatura: lei zeroEnunciado da lei zero. Equação de estado dos gases perfeitos. Escala de temperatura do gás ideal. Misturas gasosas ideais. Lei de Dalton. (Cap. 1) Gases imperfeitos. Fugacidade. Equações de estado (van der Waals, Peng-Robinson, …). Princípio dos estados correspondentes. Factor acêntrico de Pitzer. Equação de virial. (Cap. 6)

d) Energia: primeira leiEnergia interna. Trabalho e calor. Processos isotérmicos e adiabáticos. Transformações reversíveis e irreversíveis. Entalpia. Capacidades caloríficas. Calores latente e sensível. (Cap. 2) Termoquímica: temperatura teórica de chama. Calorimetria. Entalpia de formação padrão e entalpia de reacção padrão. Leis de Hess e de Kirchhoff. (Cap. 4)

e) Entropia: segunda leiEntropia e processos espontâneos. A máquina de Carnot. Temperatura termodinâmica. Eficiência térmica. A terceira lei. (Cap. 3)

A numeração de capítulos nos pontos c) a h) refere-se ao livro Termodinâmica Aplicada, E. G. de Azevedo, Escolar Editora, 4ª ed., 2018

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f) Relações termodinâmicas (a combinação das leis)Equações fundamentais da termodinâmica. Energias de Helmholtz e Gibbs. Relações de Maxwell. Equação de Gibbs-Helmholtz. Coeficiente de Joule-Thomson. (Cap. 3) Termodinâmica de Misturas. Potencial químico. Grandezas molares parciais. Método das intersecções. Equação de Gibbs-Duhem. Grandezas de mistura: definição e aplicação ao caso de misturas de gases perfeitos. Energia de Gibbs, entropia, entalpia e volume de mistura. Calores de solução. (Cap. 5) Equações de estado para misturas. (Cap. 6) Fugacidade e métodos de cálculo. Misturas gasosas reais. Regra de Lewis-Randall. Regras de Kay.

A numeração de capítulos nos pontos c) a h) refere-se ao livro Termodinâmica Aplicada, E. G. de Azevedo, Escolar Editora, 4ª ed., 2018

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g) Energia de Gibbs: equilíbrio químico Equilíbrio químico. Condição geral de equilíbrio químico. Reações em misturas gasosas ideais e reais. Reações envolvendo fases condensadas. Dependência da constante de equilíbrio com a pressão e com a temperatura. Princípio de Le Chatelier. (Cap. 12)

h) Energia de Gibbs: equilíbrio de fases Propriedades das substâncias puras. Equilíbrio de fases. Regra das fases de Gibbs. Diagramas de fases de componentes puros (diagramas p-V-T, p-T , T-V e p-V). Equação de Clausius-Clapeyron. Diagramas termodinâmicos. Definição de qualidade. Tabelas de propriedades termodinâmicas. (Cap. 7) Soluções ideais. Leis de Raoult e de Henry. Equilíbrio líquido-vapor. Propriedades coligativas. Pressão osmótica. Introdução do conceito de solução real: actividades e coeficientes de actividade. (Cap. 8) Diagramas de fases. Misturas binárias: diagramas p-T-x-y, p-T, p-x-y e T-x-y. Regra da alavanca. Linhas de união. Diagramas y-x. Volatilidade relativa. Destilação fracionada. Azeotropia. Sistemas parcialmente miscíveis. Equilíbrio sólido-líquido. Diagramas de fase com formação de compostos. Pontos eutéticos e peritéticos. Curvas de arrefecimento. Diagramas de fases de sistemas ternários. (Cap. 11)

A numeração de capítulos nos pontos c) a h) refere-se ao livro Termodinâmica Aplicada, E. G. de Azevedo, Escolar Editora, 4ª ed., 2018

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Programa

a) Introduçãob) Conceitos Fundamentais

c) Temperatura: lei zerod) Energia: primeira lei e) Entropia: segunda lei

f) Relações termodinâmicas

g) Energia de Gibbs: equilíbrio químicoh) Energia de Gibbs: equilíbrio de fases

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Programa

a) Introduçãob) Conceitos Fundamentais

c) Temperatura: lei zerod) Energia: primeira lei e) Entropia: segunda lei

f) Relações termodinâmicas

g) Energia de Gibbs: equilíbrio químicoh) Energia de Gibbs: equilíbrio de fases

è de a) a h) = 8 = 2 + 3 + 1 + 2 = FIM

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Avaliação

2 testes (01 Abr 2019 e 21 Jun 2019)

ou 1º Exame (21 Jun 2019)

e/ou 2º Exame (02 Jul 2019)

Bibliografia

Termodinâmica Aplicada, E. Gomes de Azevedo, 3ª ed., Escolar Editora, 2018Physical Chemistry, P. Atkins e J. de Paula, 8ª ed., Oxford University Press, 2006Physical Chemistry, R. J. Silbey e R. A. Alberty, 4ª ed., John Wiley & Sons, 2005

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Programa

a) Introduçãob) Conceitos Fundamentais

c) Temperatura: lei zerod) Energia: primeira lei e) Entropia: segunda lei

f) Relações termodinâmicas

g) Energia de Gibbs: equilíbrio químicoh) Energia de Gibbs: equilíbrio de fases

è de a) a h) = 8 = 2 + 3 + 1 + 2 = FIM

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Programa

a) Introduçãob) Conceitos Fundamentais

c) Temperatura: lei zerod) Energia: primeira lei e) Entropia: segunda lei

f) Relações termodinâmicas

g) Energia de Gibbs: equilíbrio químicoh) Energia de Gibbs: equilíbrio de fases

è de a) a h) = 8 = 2 + 3 + 1 + 2 = FIM

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a) Introdução

Introdução: perspectiva histórica. Temperatura, energia e entropia: As 3+1 leis da termodinâmica.

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a) Introdução

Introdução: perspectiva histórica. Temperatura, energia e entropia: As 3+1 leis da termodinâmica.

èHoje. Agora.

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a) Introdução

A theory is the more impressive the greater the simplicity of its premises is, the more different kinds of things it relates, and the more extended is its area of applicability.

Therefore the deep impression which classical thermodynamics made upon me.

It is the only physical theory of universal content concerning which I am convinced that within the framework of the applicability of its basic concepts, it will never be overthrown.

A. EinsteinAutobiographical Notes (1946)

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a) Introdução

Introdução: perspectiva histórica. Temperatura, energia e entropia: As 3+1 leis da termodinâmica.

è T

è E

è S

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a) Introdução

Introdução: perspectiva histórica. Temperatura, energia e entropia: As 3+1 leis da termodinâmica.

T, t (K, oC, oF, oR, oDe, oN, oRé, oRø)

E, V, U, H, A, G (J, kW.h, Btu, cal, eV)

S (J.K-1)

è T

è E

è S

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Termodinâmica Química2º Semestre do 2º Ano — MEBiol / MEQui / MEM

a) Introdução

Introdução: perspectiva histórica. Temperatura, energia e entropia: As 3+1 leis da termodinâmica.

T, t (K, oC, oF, oR, oDe, oN, oRé, oRø)

E, V, U, H, A, G (J, kW.h, Btu, cal, eV)

S (J.K-1)

è T

è E

è S

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Termodinâmica Química2º Semestre do 2º Ano — MEBiol / MEQui / MEM

a) Introdução

Introdução: perspectiva histórica. Temperatura, energia e entropia: As 3+1 leis da termodinâmica.

T, t (K, oC, oF, oR, oDe, oN, oRé, oRø)

E, V, U, H, A, G (J, kW.h, Btu, cal, eV)

S (J.K-1)

è Lei zero

è 1ª lei

è 2ª lei

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a) Introdução

Introdução: perspectiva histórica. Temperatura, energia e entropia: As 3+1 leis da termodinâmica.

è Lei zero

è 1ª lei

è 2ª lei

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Pierluigi Scotolatigraphic artisthttps://pierluigiscotolati.com/works/infographics/signs-of-science/

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PROGRAMA

1. Introdução Perspectiva histórica. Conceitos básicos. A lei zero. Gases, líquidos e sólidos. Gases perfeitos. Escala de temperatura do gás ideal. Misturas gasosas ideais. Lei de Dalton. 2. Propriedades das substâncias puras. Equilíbrio de fases. Regra das fases de Gibbs. Diagramas de fases de componentes puros (diagramas p-V-T, p-T , T-V e p-V). 3. Gases reais. Equações de estado (van der Waals, Peng-Robinson, Redlich-Kwong). Princípio dos estados correspondentes. Fator acêntrico de Pitzer. Equação de virial. 4. A primeira lei da Termodinâmica. Trabalho e calor. Funções de estado. Energia interna. Entalpia. Capacidades caloríficas. Calores latente e sensível. 5. Termoquímica. Calorimetria. Temperatura teórica de chama. Entalpia de formação padrão e entalpia de reação padrão. Leis de Hess e de Kirchhoff. 6. A segunda lei da Termodinâmica. Transformações reversíveis e irreversíveis. Entropia e processos espontâneos. Processos isotérmicos e adiabáticos. A máquina de Carnot. Temperatura termodinâmica. Eficiência térmica. A terceira lei. Equações fundamentais da termodinâmica. Energias de Helmholtz e Gibbs. Relações de Maxwell. Equação de Gibbs-Helmholtz. Coeficiente de Joule-Thomson. Sistemas abertos: Potencial químico. Condição geral de equilíbrio. Equação de Clausius-Clapeyron. Fugacidade, coeficiente de fugacidade e métodos de cálculo. Misturas gasosas reais. Regra de Lewis-Randall. Regras de Kay. Equações de estado para misturas. 7. Termodinâmica de Misturas. Grandezas molares parciais. Método das intersecções. Equação de Gibbs-Duhem. Grandezas de mistura: definição e aplicação ao caso de misturas de gases perfeitos. Energia de Gibbs, entropia, entalpia e volume de mistura. Calores de solução. 8. Soluções ideais. Propriedades coligativas. Pressão osmótica. 9. Equilíbrio líquido-vapor. Leis de Raoult e de Henry. Diagramas de fases: p-T-x-y, p-T, p-x-y e T-x-y. Regra da alavanca. Linhas de união. Diagramas y-x. Volatilidade relativa. Destilação fracionada. Azeotropia. Soluções reais: atividades e coeficientes de atividade. Sistemas parcialmente miscíveis. 10. Equilíbrio sólido-líquido. Curvas de arrefecimento. Diagramas de fase com formação de compostos. 11. Diagramas de fases de sistemas ternários. 12. Equilíbrio químico. Reações em misturas gasosas ideais e reais. Reações envolvendo fases condensadas. Dependência da constante de equilíbrio com a pressão e com a temperatura. Princípio de Le Chatelier.

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PROGRAMA

1. Introdução Perspectiva histórica. Conceitos básicos. A lei zero. Gases, líquidos e sólidos. Gases perfeitos. Escala de temperatura do gás ideal. Misturas gasosas ideais. Lei de Dalton. 2. Propriedades das substâncias puras. Equilíbrio de fases. Regra das fases de Gibbs. Diagramas de fases de componentes puros (diagramas p-V-T, p-T , T-V e p-V). 3. Gases reais. Equações de estado (van der Waals, Peng-Robinson, Redlich-Kwong). Princípio dos estados correspondentes. Fator acêntrico de Pitzer. Equação de virial. 4. A primeira lei da Termodinâmica. Trabalho e calor. Funções de estado. Energia interna. Entalpia. Capacidades caloríficas. Calores latente e sensível. 5. Termoquímica. Calorimetria. Temperatura teórica de chama. Entalpia de formação padrão e entalpia de reação padrão. Leis de Hess e de Kirchhoff. 6. A segunda lei da Termodinâmica. Transformações reversíveis e irreversíveis. Entropia e processos espontâneos. Processos isotérmicos e adiabáticos. A máquina de Carnot. Temperatura termodinâmica. Eficiência térmica. A terceira lei. Equações fundamentais da termodinâmica. Energias de Helmholtz e Gibbs. Relações de Maxwell. Equação de Gibbs-Helmholtz. Coeficiente de Joule-Thomson. Sistemas abertos: Potencial químico. Condição geral de equilíbrio. Equação de Clausius-Clapeyron. Fugacidade, coeficiente de fugacidade e métodos de cálculo. Misturas gasosas reais. Regra de Lewis-Randall. Regras de Kay. Equações de estado para misturas. 7. Termodinâmica de Misturas. Grandezas molares parciais. Método das intersecções. Equação de Gibbs-Duhem. Grandezas de mistura: definição e aplicação ao caso de misturas de gases perfeitos. Energia de Gibbs, entropia, entalpia e volume de mistura. Calores de solução. 8. Soluções ideais. Propriedades coligativas. Pressão osmótica. 9. Equilíbrio líquido-vapor. Leis de Raoult e de Henry. Diagramas de fases: p-T-x-y, p-T, p-x-y e T-x-y. Regra da alavanca. Linhas de união. Diagramas y-x. Volatilidade relativa. Destilação fracionada. Azeotropia. Soluções reais: atividades e coeficientes de atividade. Sistemas parcialmente miscíveis. 10. Equilíbrio sólido-líquido. Curvas de arrefecimento. Diagramas de fase com formação de compostos. 11. Diagramas de fases de sistemas ternários. 12. Equilíbrio químico. Reações em misturas gasosas ideais e reais. Reações envolvendo fases condensadas. Dependência da constante de equilíbrio com a pressão e com a temperatura. Princípio de Le Chatelier.

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Programa

a) Introduçãob) Conceitos Fundamentais

c) Temperatura: lei zerod) Energia: primeira lei e) Entropia: segunda lei

f) Relações termodinâmicas

g) Energia de Gibbs: equilíbrio químicoh) Energia de Gibbs: equilíbrio de fases

è de a) a h) = 8 = 2 + 3 + 1 + 2 = FIM