Curso Química Geral - Termodinâmica #1 Trabalho Termodinâmico

olá pessoal então dando continuidade no nosso curso de química geral hoje nós vamos abrir o módulo termodinâmica pra deixar uma coisa bem clara a termodinâmica que a gente aprende aqui em química geral ela é diferente a termodinâmica que a gente prende físico química é diferente como assim na verdade os resultados com os peixes porém físico-química a gente trabalha muito mais definições das deduções matemáticas as resoluções da integrais derivadas parciais adequações diferenciais aqui em química geral a gente está muito mais preocupado com o resultado não que não tenha definições vão ter definições inclusive na hora de

hoje mas vamos ver algumas só que de uma forma bem mais leve bem mais tranquila do que em química geral o melhor do que em físico-química e por que estou falando isso porque às vezes algumas equações não serão deduzidas elas apareceram do nada o mister assim porque apareceram do nada o que ela tem a sua explicação na físico química por isso é necessário alguns fatores que a gente não vê aqui no curso de química geral então pra esses detalhes mais aprofundados principalmente na parte de termodinâmica a gente vê então no curso de físico química não

aqui no curso de química geral nós vamos começar a termodinâmica falando sobre a primeira lei no entanto para chegarmos na primeira lei eu tenho que pelo menos duas aulas antes da avalanche base nos definirmos duas variáveis de estado importantíssimas o trabalho e o calor na hora de hoje nós vamos ver o trabalho no próximo vídeo nós vamos ver o calor mas já adianto que tanto trabalho quanto calor são formas de transferência de energia então a energia pode ser transferida de um corpo para o outro de um sistema para o outro através de cabo ou através

de trabalho porém o mecanismo é diferente nos dois casos mas então como disse nesse vídeo nós focaremos no trabalho o que é o trabalho quem seria a transferência de energia para um sistema em um processo equivalente à elevação o abaixamento de um peso sobre a ação da gravidade significa isso aqui por exemplo meu celular e ele está em repouso sob ação de um campo gravitacional eu vou e levar o meu celular eu estou realizando o trabalho estou gastando uma quantidade de energia para fazer essa elevação um processo energético equivalente a esse em qualquer situação nós

chamamos de trabalho e física você aprender o trabalho no deslocamento nós temos ali um determinado corpo quando aplicou uma força sobre esse corpo ele pode se deslocar e eu digo que o trabalho realizado é igual o produto da força aplicada vezes o deslocamento do corpo aqui e termodinâmica trabalha trabalha só que a fome de nós vemos o trabalho é um pouco diferente até porque o trabalho pode se manifestar de várias formas hoje eu trabalho elétrico é o trabalho de compressão da mola e sei que o trabalho de deslocamento só que o trabalho mais importante dentro

da termodinâmica é o trabalho de expansão especificamente o trabalho de expansão de um gás o que é isso é a variação do volume sob ação de uma pressão externa eu estou focando no gás pelo seguinte o principal sistema estudado em termodinâmica é um sistema gasoso porque tem uma dinâmica foi desenvolvido um século 19 é quase que lado a lado com a revolução industrial as duas caminharam juntas as duas é s alto ajudaram ea revolução industrial a primeira pelo menos a principal peça na província no chão era máquina a vapor então se trabalhava muito 1 deixou

o vapor que na verdade era basicamente a variação do volume além de um determinado lugares em transformar essa um trabalho útil em algo útil para a sociedade e é basicamente a termodinâmica focava esses têm um estudo por isso que boa parte do que a gente vai estudar a vida dinâmica são gases para facilitar a nossa vida que no curso de química geral a gente praticamente retém o nosso sistema de estudo como sendo um gás ideal e vocês viram os propriedade dos grandes ideais no módulo anterior e vamos entender um pouco melhor como funciona o trabalho

de expansão o primeiro bom ter um sistema nesse sistema o ter um imóvel dentro desse sistema tem um gás que por um motivo e se expande se expande e ele vai provocar uma pressão interna essa pressão vai e defender uma força sobre a área interna do euro e vai suspender a nova está móvel não conheço o emo vai mudar a sua posição o volume aqui dentro aumentou e essa expansão vai parar quando se chama atingiu o equilíbrio com equilíbrio o equilíbrio da força interna e da força externa provocados pela pressão interna a pressão externa uma

pressão interna do gás se igualar à pressão atmosférica nós temos então o equilíbrio a força exercida aqui pois é descrita como a pressão externa pressão atmosférica ele fida sobre a área do êmbolo essa força igual nos dois sentidos afinal está em equilíbrio e durante esse processo houve deslocamento do êmbolo lugar se escondiam aumentou o seu volume provocou o deslocamento do êmbolo vamos olhar a equação fundamental o trabalho ela é descrita como uma força mesmo o deslocamento nós já vimos que a força é pressão externa à mesa da área só que agora chegou um ponto interessante

nós temos aqui um produto área verde deslocamento nesse deslocamento como se fosse uma altura na verdade essa região aqui é um volume deslocado pelo gás então a gente pode substituir o produto havia bebê como sendo a pressão externa verde do delta ver vezes a variação do volume de fado que tem aqui uma variação de volume esse é o trabalho termodinâmico de expansão nota que essa expressão é equivalente a expressão ora física porém aplicado um sistema de interesse essa equação vai ser muito utilizada mas não é essa por uma questão de conversão nós vamos utilizar essa

expressão onde o trabalho é igual a menos a pressão externa vezes a variação de volume esse sinal negativo tem um significado físico mas esse significado físico outra tá daqui a pouquinho por hora eu vou fazer uma outra observação é importantíssimo vamos imaginar vamos imaginar que um processo que vista de um processo de expansão do gás ou de compressão ou seja só é realizado trabalho se um galho ele fez plant retirando energia para expandir ou se é comprimido o que acontece pra onde vai essa energia transferida na forma de trabalho isso vai alterar a a principal

propriedade de termodinâmica que é definida na primeira lei que é a energia interna a energia interna ela é tem uma explicação o endereço uma identificação que até o dinâmico não é capaz de fazer a higiene perna é um conjunto de energia próprio do sistema nós entendemos do ponto de vista microscópio porque essa energia um conjunto de energia transnacional dos átomos outras moléculas que formam o sistema o conjunto de vibrações presentes nas moléculas rotações enfim tudo relacionado nível molecular a termodinâmica não olha moléculas ela olha 12 junto macroscópico de moléculas então como se fosse assim nós

é muito dinâmica estudamos energia interno só que nós não nos preocupamos de onde ela vem a preocupação de onde ela vem aparece lá na frente um curso de química quântica então energia interna esse conjunto de energia próprio do sistema se o sistema só realiza o trabalho esse trabalho vai servir então para modificar a energia interna do sistema se chama expandiu realizou trabalho a sua energia interna variou é não nos preocupamos muito mais com a variação de energia interna porque não tem como a gente definir a energia interna inicial afinal a gente define a diferença delas

avaliação e isso nós vamos discutir mais a fundo é daqui a dois álbuns pressionou este primeiro a saúde trabalho mais aula de calor brandão discutimos a energia interna propriamente dita mas por ora eu já adianto que não existe trabalho esse trabalho é utilizado para variar para modificar a energia interna mas vamos avançar um pouco mais vamos agora olhar a questão do sinal que isso é importantíssimo nós temos essa expressão então w ao menos a pressão externa vezes a variação do volume nós vamos considerar inicialmente que a pressão externa é constante essa condição não muda é

o significado do sinal mas vamos considerar o princípio que a pressão externa é constante e óbvio ela sempre positiva isso significa que se o trabalho é menor do que zero seu trabalho é negativo é porque obrigatoriamente o delta ver é maior do que zero a variação do volume maior do que zero mas não quero você decora essas coisas eu quero que vocês entendam esses processos não significa isso trabalho negativo da altamente positivo vamos lá o trabalho negativo significa que o trabalho é realizado pelo sistema então o que é isso o sistema como um todo ele

vai realizar o trabalho trabalho negativa isso o sistema realiza o trabalho o nosso trabalho negativo está atrelado à variação positiva do volume se a variação do volume positiva significa que o volume final é maior inicial ou seja nós temos uma expansão então um trabalho negativo significa que o trabalho é realizado pelo sistema o que é o trabalho ser realizado pelo sistema é que o sistema está sofrendo uma expansão todo o processo de expansão de um gás vai ter trabalho negativo o sistema está realizando o trabalho agora vamos ver um outro lado é o contrário quando

o trabalho é positivo é porque o delta ver negativo o volume final é menor do que o inicial então vamos de novo que entender que o trabalho positivo e com trabalho negativo o trabalho era realizado pelo sistema no trabalho positivo o trabalho realizado sobre o sistema alguém algum agente externo vai dar trabalho sobre o sistema mas o que o trabalho realizado sobre o sistema bom trabalho positivo só é positivo porque a variação do volume negativo ou seja o volume final é menor do que o volume inicial então o sistema agora está sofrendo uma compressão então

um trabalho positivo significa que o trabalho está sendo realizado sobre o sistema e o que isso significa que se chama sendo comprimido então imagine por exemplo que eu tenho uma seringa eu tão popota da seringa e o êmbolo o show comprimindo ar ali dentro então na verdade estão realizando um trabalho sobre o sistema esse trabalho vai ser positivo e se por um acaso eu só tenho essa transformação avaliação da energia interna vai ser positiva mas a gente vai ver depois então é isso significa do sinal sinal negativo para o trabalho você chama está expandindo o

sinal positivo para o trabalho o sistema está o cumprimento está convencionado uma correção mais efetivo era o contrário só se pega um livro antigo isso aqui vai ser o contrário mas hoje nós usamos essa conversão é mais utilizado hoje em dia trabalham negativo trabalho realizado pelo sistema para o positivo do trabalho realizado sobre o sistema vamos avançar mais um pouco agora vamos considerar que a pressão externa não é mais uma pressão fixa agora vai ser um preço variável a gente escreve então que a pressão externa é ibope e isso vai gerar uma condição muito importante

isso vai gerar o que nós chamamos de um processo reversível um processo irreversível embora sua totalidade seja impossível de ser alcançado em termodinâmica é extremamente importante mas o que é um processo irreversível no convite formal um processo irreversível é aquele que só sofreu variações e 2013 mais se usa o aluno de graduação ou seja conhece terá um fim teve mal falar do cálculo uma variação muito pequena tão pequena que eu quase não consigo mensurar se você ainda não é aluno de graduação está fazendo curso pra se preparar você vai aprender mais detalhes sobre isso quando

chegar cálculo mas por ora uma variação em tese mal é uma variação muito pequena e de forma que você porque o sistema reversível porque eu posso provocar uma variação muito pequena e vou mudar o sistema mas não posso desfazer essa modificação e última volta o seu estado original o reversível isso modificações pequenas no sistema consegue voltar ao seu estado original quando o espaço num processo irreversível quando passa a modificação brusca e aí quando retira da modificação do sistema não volta puxado anterior vamos ver um exemplo aqui vamos imaginar o mesmo recipiente anterior o gás sofreu

uma expansão contra a pressão atmosférica e agora vamos contar um grãozinho de areia e se bronzear eita provocando pressão sobre o sistema a pressão interna vai ser modificada vai acontecer agora um novo estágio de pressão mas esse grão de areia olhando aqui vocês conseguiram de alguma diferença na posição do êmbolo não né nem eu porque porque era uma modificação infinitesimal ela foi tão pequena que se chama quase nunca recebeu levou quando o mosquito pois a nossa pele ea gente não vê o mosquito obviamente não percebe que está pressionando a nossa pele se o estudo for

embora não saber ainda não sentiu nada de pressão agora se eu quisesse bronze de areia ou seja não volta para o estado original sin e percebido modificação nenhuma esse portão do sistema reversível não é esse o foco no processo irreversível e quando nós temos uma variação infinitesimal da pressão eu sempre vou ter um processo rever filho isso gera um certo problema aquela equação anterior bem simples dá muito trabalho é igual à pressão externa vezes a variação de volume não pode ser usada porque liberação externa é constante agora a pressão vai variar quando o volume espante

ou um prime quando o volume varinha a pressão também maria o sorte o sistema que nós vamos trabalhar vai ser um grande ideal e tem uma lei que mostra o comportamento da pressão o volume gazinel não sei se vocês se recordam volta na aula pra assistir é quando correlaciona pressão com o volume não tenho é a sair perde o linense for temperatura constante mas o terno que é definida pela lei de boyne então nós vamos aplicar várias vezes além de pólen quando nós chegamos trabalhando em um processo rever filho a temperatura constante mas do jeito

como equação para o trabalho fica nessa nova condição primeiro a gente tem que pensar que para o processo é irreversível as variações têm que ser infinitesimais então nem além do que eu mudei a pressão o volume sofreu uma agressão infinitesimal no momento pessoal avaliação em tese mal o trabalho também vai sofrer uma variação ocorreu a variação também entende mal variação muito pequena escreveu assim o dw avaliação internacional do trabalho é igual - pepper sendo que agora o pt não tem externo campeão uma variável vezes a variação em síntese mão do volume de uma forma bem

parecida com a anterior porém para variações fitas e mais como que a gente resolve isso resolve isso integrando então você que utilizará integral mas antes vamos fazer uma substituição muito boa porque num evento com integrar eu vou ter pressão e volume são variáveis tintas e como consigo relacionar essas duas variáveis não é um gás del se um lugar ideal ele obedece equação pv e igual em r t e aí eu tenho uma relação entre o volume a pressão eu vou escrever então a pressão em função do volume ou seja eu o peguei esse volume que

vou colocar para o lado de cá de forma que agora a pressão depende explicitamente do volume eu vou pegar essa expressão um lugar dentro desta equação com isso até agora uma nova expressão onde dw igual - em r t sobre b de ver essa é uma expressão mais simpática o que eu tenho do lado direito uma única variável que variava essa o volume porque um número de mortos é constante o sistema fechado a massa do sistema não está avaliando é uma constante a temperatura o qual estou considerando aqui é constante também é válida para temperaturas

constantes trabalhando há três anos kelvin não vai mudar a temperatura nesse caso e agora resolveu integral o integrado estado um passado dois feridos em estado final - estado inicial e de novo se você não está fazendo graduação se preocupa com o resultado se você fazer graduação e já viu a partir de cálculos e ver que molezinha senão daqui a pouco você vai ver e tem muito mistério o chamado equação diferencial tem derivados eu vou integrar e esse integral é muito fácil antes de resolver eu tenho que levar em consideração que tudo o que é constante

pode vir para fora da integral então em r pib para fora eu tenho então a integral dw igual - nrp e de grau de ver sobreviver agora eu posso resolver essa integral a integração de dados seria w do o lixo nos w1 seria delta w porém delta w é um tempo que a gente não usa porque não existe trabalho no ponto inicial no ponto final trabalho uma função de caminho ela só existe no caminho um trecho entre o estado e outra não existe nos extremos então é integral de w é óbvio é o trabalho lembre

se que essa equação para o trabalho é ver nada do lugar ideal a temperatura constante um processo irreversível bom então esse trabalho ou menos em r t aqui eu tenho integral de dever sobre ver é isso talvez não seja muito intuitivo mas a solução das integral a integral de dever sobre ver é igual a l e no caso que será integral de chave um atestado 22 e l o logaritmo imperiano do estado final - logaritmo imperiano do estado inicial o logaritmo no período um tipo especial de logaritmo segue as mesmas regras então o lugar íntimo

da diferença é igual ao o ciente do organismo o melhor é na verdade é a diferença dos logaritmos é igual o logaritmo do consciente nessa forma correta por isso que aparece aqui lnd v2 sobre de um ano ele vem da solução das integral e aplicação dessa propriedade do logaritmo chegamos a uma equação para o trabalho reversível quando a pressão varia então nós temos duas expressões importantes para o trabalho essa primeira que menos pressão externa vezes delta ver eu tenho condição de que a pressão tem que ser constante e aqui é aplicada em um sistema um

processo e irreversível ou seja porque é irreversível porque as variações podem ser variações finitas o sistema quando desfeita variação da pressão por exemplo ele não vai voltar ao seu estado inicial essa expressão que é muito utilizada mas temos que saber onde aplicá lo aqui nos sentimos a pressão variável nós temos temperatura constante nós temos aplicabilidade um sistema reversível de um processo irreversível e além do mais ela só é aplicável sistema fundap ideal se não for um velho ideal mas não podemos aplicá lo e esse é um dos pontos mais importantes de termodinâmica nós temos várias

equações eu sempre vou destacar dentro de um retão brasil passou de principais aqui em termodinâmica é absolver junho sempre de memorizar tem que decorar enfim em baixar a tensão nessas situações o problema é ter um conjunto de equações e não saber aplicar eu tenho que antes de definir o meu sistema eu tenho que saber qual o sistema estão trabalhando para então aplicar a equação correta onde eu vou aplicar na primeira posição a pressão constante um processo irreversível mas se o processo for reversível de um galho ideal é a temperatura estiver constante a pressão variar nos

a segunda tem que amarrar o sistema não deixei ficou claro essa de chamar o sistema isso é realmente muito importante mas antes de avançar deixando o impacto slide a pagar pelas sessões e já volto el país o lado de cá porque ps nada é preciso mas vamos voltar é imagine que eu tenha dois processos ocorrendo eles vão partir do mesmo estado e vão chegar até o estado final igual porém um processo ocorre de forma irreversível e outro de forma irreversível o trabalho realizado pelo sistema vai ser mesmo a resposta categórica que é não só que

tem uma outra informação interessante o trabalho máximo é o máximo que eu posso obter de trabalho realizado pelo sistema a meu favor ele vai ocorrer no processo irreversível isso aqui vai aparecer várias vezes ao longo do módulo de termodinâmica então não se esqueçam o máximo de trabalho executado pelo sistema só vão ocorrer um processo re filho no processo irreversível parte desse trabalho acaba se perdendo de alguma forma e vamos tentar ver isso na prática vão fazer o exercício aqui estão com fino um monte de argônio de garrone um volume de 1 litro em 25 graus

celsius portanto a temperatura constante dos experimentos são feitos a o gae dispõe de até 2 litros contra a pressão constante de um atm ou seja que eu tenho um sistema irreversível sistema num processo e irreversível o processo 2 o gás fonte e reversível mente né responde irreversível isotérmica mente até o mesmo volume final tudo em dois processos o processo a é reversível o processo b é reversível hoje mesmo a notar o que a gente precisa eu quero saber o processo executa mais trabalho não de cara eu espero que seja executado mais trabalho um do ele

expõe de maneira irreversível então pelo processo b outra coisa bem que eu possa imaginar é que o guy está expandindo não vacinou trabalho negativo então espero ter um trabalho negativo no item a item b sendo que no item bem é mais negativo ainda ou seja o sistema realiza mais trabalho então os novos dados o que eu preciso aqui é o volume inicial chamar de ver e ouvir e um caso que é um litro para os dois sistemas é o volume final também é o mesmo nesse caso a questão 2 litros que já dá pra definir

ou não vê igual a um litro além disso só tem uma pressão no primeiro caso igual à tn pressão externa igual a um atm olha aqui seu externa ontem a temperatura é igual a 25 graus celsius por em termos de nome que a gente sempre trabalha com temperatura absoluta ele trabalha em kelvin então eu sou sumac mais 273 que eu tenho então 298 kelvin como sendo a minha temperatura de trabalho todos todas as variáveis aqui tem três algarismos significativos estão resposta vem com três algarismos significativos e vamos contratar primeiro o processo a é uma expansão

irreversível ontem uma infinita o trabalho vai ser igual a menos a pressão externa com eles o da vez é bem simples eu vou colocar menos 11 vezes a variação no 1 então o trabalho realizado aqui é menos um atm litro atm litro uma unidade de energia porém na unidade de energia mais simpática onde eu vou trabalhar com charlie como é que eu faço isso então esse valor é da água igual a um litro e multiplicar 101,3 25 e já o li um atm litro nessa que é a constante de proporcionalidade o resultado aqui não vai

me dar menos 101 já o li o trabalho realizado com o lugar e se expõem de cultura uma pressão constante ou seja o trabalho e irreversível negativo como nós havíamos imaginado um processo b eu espero que seja também negativo porém com valor mais negativo o trabalho é realizado seja mais será que é isso mesmo um bom lugar mas é um gás ideal ou na verdade um escrito aqui mas podemos considerar que salvo alguma é restrição consideraremos o gás como sendo ideal então seu lugar ideal a gente pode aplicar a equação que o trabalho é bom

- nrt ln de de final os vencedores - v e social isso jogar aqui na seleção não o n é o número de modo menos 1,00 ver o r1 a gente viu lá nas aulas de gases ela vai incluir vários valores dependendo da unidade eu poderia utilizar a unidade mais comum quem atm litro por cá houve mão mas vamos utilizar direto à unidade em shaolin é 8,3 145 e já o li porque o imol vezes a temperatura que é 298 kelvin vezes um logaritmo ti volume final 2 litros dividido o volume inicial unido com baixa

perdendo os valores aqui jogar na calculadora que a gente tem o resultado e unidade vai sair em geral lhe vai contar com esse kehl representei mas aqui é um mall importar com o nó aqui o livro cancela com o nitro tem portanto a unidade em shaolin então aqui o trabalho jogando esse valor já calculado agora é menos 172 já houve o trabalho realizado por um sistema que sofre um processo irreversível é maior do que aquele que sofre um processo irreversível se eu quiser aproveitar ao máximo o trabalho se chama tem a oferecer eu vou tentar

fazer com que esse processo seja o mais reversível possível para salvar o pessoal então era isso que eu queria soubesse a respeito de trabalho de trabalho termodinâmico trabalho de expansão se outro tipo de trabalho mas aqui não me preocupar basicamente com o trabalho de expansão o próximo vídeo vou falar sobre o calor da definição tão dinâmica de calor e por fim para falarmos da primeira lei propriamente dita vocês vão precisar das definições de trabalho na definição de calor então juntarmos a definição da primeira linha