Grade 11
  1. Conceitos básicos de química  1.1. Importância da Química  1.2. Natureza e escopo da química  1.3. leis da combinação química  1.3.1. Lei da conservação da massa  1.3.2. Lei das proporções definidas  1.3.3. Lei das proporções múltiplas  1.3.4. Lei dos volumes gasosos  1.3.5. Lei de Avogadro  1.4. Teoria atômica de Dalton  1.5. Conceito de mol e massa molar  1.6. Composição percentual  1.7. Fórmula empírica e molecular  1.8. Estequiometria e Cálculos Estequiométricos  1.9. Conceito de reagente limitante
  2. Estrutura do átomo  2.1. Descoberta do elétron, próton e nêutron  2.2. Modelo Atômico  2.2.1. Modelo de Thomson  2.2.2. Modelo de Rutherford  2.2.3. Modelo de Bohr  2.3. Modelo mecânico quântico do átomo  2.4. Dupla natureza da matéria e da radiação  2.5. Princípio da Incerteza de Heisenberg  2.6. Números quânticos  2.7. Orbitais atômicos e suas formas  2.8. Configuração eletrônica dos elementos  2.9. Princípio de Aufbau  2.10. Princípio da exclusão de Pauli  2.11. Regra da máxima multiplicidade de Hund  2.12. Hipótese de de Broglie  2.13. Efeito fotoelétrico
  3. Classificação dos elementos e periodicidade nas propriedades  3.1. Desenvolvimento histórico da tabela periódica  3.2. Lei Periódica Moderna e Tabela Periódica  3.3. Tendências periódicas em propriedades  3.3.1. Raio Atômico e Iônico  3.3.2. Entalpia de ionização  3.3.3. Entalpia de ganho de elétrons  3.3.4. Eletronegatividade  3.3.5. Valência  3.3.6. Propriedades Metálicas e Não Metálicas  3.3.7. Estados de oxidação  3.4. Propriedades Incomuns dos Primeiros Elementos
  4. Chemical Bonding and Molecular Structure  4.1. Abordagem de Kossel–Lewis para ligação química  4.2. Ligação iônica ou eletrovalente  4.3. Ligação covalente e suas características  4.4. Parâmetros de ligação  4.5. Teoria VSEPR  4.6. Teoria do enlace de valência  4.7. Hibridização e seus tipos  4.8. Teoria do orbital molecular  4.8.1. Ordem de ligação e estabilidade  4.9. Ligação de hidrogênio
  5. Estados da matéria  5.1. Forças intermoleculares  5.2. Leis dos Gases  5.2.1. Lei de Boyle  5.2.2. Lei de Charles  5.2.3. Lei de Avogadro  5.2.4. Lei de Dalton das pressões parciais  5.2.5. Lei de Graham da difusão  5.3. Equação do Gás Ideal e Aplicações  5.4. Gases reais e desvios do comportamento ideal  5.5. Teoria cinética molecular dos gases  5.6. Liquefação de gases  5.7. Propriedades dos Líquidos  5.8. Tensão superficial e viscosidade
  6. termodinâmica  6.1. Sistema e ambiente  6.2. Tipos de sistemas em termodinâmica  6.3. Tipos de procedimentos  6.4. Primeira lei da termodinâmica  6.5. Energia interna e entalpia  6.6. Capacidade calorífica e calor específico  6.7. Lei de Hess da soma constante de calor  6.8. Entalpia de dissociação de ligação  6.9. Entalpia de formação e combustão  6.10. Entalpia de solução e neutralização  6.11. Espontaneidade e a segunda lei da termodinâmica  6.12. Energia livre de Gibbs e suas aplicações
  7. Equilíbrio  7.1. O conceito de equilíbrio  7.2. Constante de equilíbrio e suas aplicações  7.3. Princípio de Le Chatelier  7.4. Equilíbrio iônico em soluções  7.5. Teoria de Ácidos e Bases  7.5.1. Conceito de Arrhenius  7.5.2. Conceito de Bronsted-Lowry  7.5.3. Conceito de Lewis  7.6. Escala de pH e pOH  7.7. Efeito do íon comum  7.8. Hidrólise de sais  7.9. Soluções tampão e seu mecanismo de ação  7.10. Equilíbrio de solubilidade de sais pouco solúveis
  8. Reações Redox  8.1. Conceitos de Oxidação e Redução  8.2. Número de oxidação e suas aplicações  8.3. Reações redox em termos de transferência de elétrons  8.4. Balanceamento de reações redox (métodos do número de oxidação e íon-elétron)  8.5. Tipos de reações redox  8.6. Células Eletroquímicas e Reações Redox
  9. Hidrogênio  9.1. Posição do Hidrogênio na Tabela Periódica  9.2. Isótopos do hidrogênio  9.3. Preparação de Hidrogênio  9.4. Propriedades do Hidrogênio  9.5. Hidratos e sua classificação  9.6. Água e água pesada  9.7. Peróxido de hidrogênio e suas propriedades  9.8. Usos do Hidrogênio e Seus Compostos
  10. Elementos do bloco s (metais alcalinos e alcalino-terrosos)  10.1. Elementos do Grupo 1 - Propriedades e Tendências  10.2. Elementos do Grupo 2 - Propriedades e Tendências  10.3. Unusual properties of lithium and beryllium  10.4. Compostos importantes de sódio e seus usos  10.5. Compostos Importantes de Magnésio e Cálcio
  11. Alguns elementos do bloco p  11.1. Introdução Geral aos Elementos do Bloco p  11.2. Elementos do Grupo 13  11.2.1. Boro e seus compostos  11.3. Grupo 14 Elementos  11.3.1. Carbono e seus alótropos  11.3.2. Compostos Importantes de Carbono e Silício
  12. Química Orgânica - Alguns Princípios e Técnicas Básicas  12.1. Classificação e Nomenclatura de Compostos Orgânicos  12.2. Representação estrutural de compostos orgânicos  12.3. Classificação das reações orgânicas  12.4. Efeitos Eletrônicos em Química Orgânica  12.4.1. Efeito indutivo  12.4.2. Efeito de ressonância  12.4.3. Hiperconjugação  12.5. Mecanismo de reação e espécies intermediárias  12.6. Purificação e análise qualitativa de compostos orgânicos
  13. Hidrocarbonetos  13.1. Hidrocarbonetos  13.1.1. Preparação e Propriedades dos Alcenos  13.2. alceno  13.2.1. Preparação e Propriedades dos Alcenos  13.2.2. Reações de adição eletrofílica  13.3. Alcinos  13.3.1. Preparação e Propriedades dos Alcinos  13.4. Aromatic hydrocarbons  13.4.1. Estrutura e propriedades do benzeno  13.4.2. Reações de substituição eletrofílica do benzeno
  14. Química Ambiental  14.1. Poluição Ambiental  14.2. Poluição atmosférica e o efeito estufa  14.3. Poluição da água e métodos de tratamento  14.4. Poluição do solo e seus efeitos  14.5. Resíduos industriais e seu tratamento  14.6. Estratégias para controle da poluição

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Tipos de procedimentos


No mundo da química e da física, é importante entender como a energia flui e muda durante vários processos. A termodinâmica é o ramo da ciência que lida com a relação entre o calor e outras formas de energia. Uma parte importante da termodinâmica é examinar os diferentes tipos de processos. Esses processos descrevem como a energia de um sistema muda, seja ganhando ou perdendo calor, realizando trabalho ou simplesmente parado.

O que é o sistema?

Antes de mergulhar nos tipos de processos, é importante entender o que queremos dizer com "sistema". Na termodinâmica, um sistema é a parte do universo que estamos interessados em estudar. Pode ser tão grande quanto um planeta ou tão pequeno quanto um átomo. Tudo fora do sistema é chamado de arredores.

Tipos de processos termodinâmicos

Na termodinâmica, existem vários tipos de processos que descrevem como um sistema pode mudar. Esses processos são definidos por como certas propriedades, como temperatura, pressão e volume, mudam durante uma mudança no sistema. Os principais tipos de processos incluem:

  • Processo isotérmico
  • Processo adiabático
  • Processo isobárico
  • Processo isocórico
  • Processos reversíveis e irreversíveis

Processo isotérmico

Um processo isotérmico é aquele no qual a temperatura do sistema permanece constante (ΔT = 0). Para que isso aconteça, o sistema deve trocar calor com seus arredores para equilibrar qualquer mudança na energia interna.

Exemplo visual:

PressãoVolumeExpansão isotérmica

Imagine um gás em um cilindro com um pistão móvel. Se o gás se expande isotérmicamente, ele realizará trabalho no pistão, o que significa que ganha volume, mas sua temperatura permanece a mesma devido à troca de calor com o ambiente. Essa transferência de calor mantém a energia cinética das partículas do gás, mantendo a temperatura constante.

Processo adiabático

Um processo adiabático é aquele no qual nenhum calor é transferido de ou para o sistema (Q = 0). Tal processo ocorre rapidamente e o sistema é bem isolado.

Exemplo visual:

PressãoVolumeExpansão adiabática

Imagine um gás dentro de um cilindro isolado com um pistão. Quando o gás se expande adiabaticamente, ele realiza trabalho empurrando o pistão. No entanto, não há troca de calor com o ambiente. Como resultado, o gás esfria porque perde energia interna na forma de trabalho.

Processo isobárico

Processos isobáricos ocorrem quando a pressão do sistema permanece constante (ΔP = 0). Nesse tipo de processo, o sistema faz trabalho através da troca de calor, bem como da mudança de volume.

Exemplo visual:

PressãoVolumeIsobárico

Imagine aquecer um gás em um cilindro com a ajuda de um pistão para que ele se expanda enquanto a pressão permanece constante. O aumento no volume significa que o trabalho é realizado pelo sistema, e a energia para realizar esse trabalho vem do calor adicionado de fora.

Processo isocórico

Em um processo isocórico, o volume do sistema permanece constante (ΔV = 0), o que significa que nenhum trabalho é feito no ou pelo sistema.

Exemplo visual:

VolumeIsocóricoPressão

Considere um gás preso em um recipiente rígido. Quando o gás dentro desse recipiente é aquecido, a pressão pode aumentar, mas como não há alteração no volume, nenhum trabalho mecânico é realizado. Em vez disso, a energia do calor aumenta diretamente a energia interna do gás, aumentando sua pressão.

Processos reversíveis e irreversíveis

Finalmente, os processos termodinâmicos podem ser classificados como reversíveis ou irreversíveis. Um processo reversível é ideal e ocorre tão lentamente que o sistema permanece em equilíbrio termodinâmico todo o tempo. Por outro lado, um processo irreversível envolve mudanças rápidas, e o sistema não está em equilíbrio.

Exemplo de processo reversível:

A expansão isotérmica reversível do gás é realizada lentamente para que o sistema permaneça em equilíbrio térmico.

Exemplo de processo irreversível:

Processos irreversíveis geralmente envolvem mudanças abruptas, como a compressão súbita de um gás, onde o sistema não tem tempo para alcançar um novo estado de equilíbrio.

Gases e processos termodinâmicos

Vamos considerar como os gases ideais ajudam a explicar esses processos. O estado de um gás ideal é descrito pela lei dos gases ideais:

PV = nRT

Onde P representa a pressão, V representa o volume, n representa os mols de gás, R é a constante universal dos gases e T é a temperatura em Kelvin.

Processo isotérmico para gases:

Durante o processo isotérmico para um gás ideal, uma vez que a temperatura é constante, a equação é modificada da seguinte forma:

PV = constante

Se o volume aumentar, a pressão deve diminuir para que o produto PV permaneça constante.

Processo adiabático para gases:

Para um processo adiabático envolvendo um gás ideal, o processo conecta pressão e volume através da equação adiabática:

PV^γ = constante

onde γ (gama) é a razão de capacidades caloríficas (C_p/C_v). Nenhum calor é transferido quando um gás se expande ou comprime. Portanto, as mudanças envolvem conversões entre energia interna e trabalho realizado.

Processo isobárico para gases:

Para um processo isobárico, uma vez que a pressão permanece constante, o trabalho realizado pelo gás ou nele pode ser determinado por:

W = PΔV

Onde ΔV é a mudança de volume. Pode ser aquecido ou resfriado para manter a pressão constante.

Processo isocórico para gases:

No estado isovolumétrico, o volume permanece inalterado, então o trabalho realizado no gás é zero:

W = 0

Qualquer calor adicionado ao ou removido do sistema altera a energia interna, causando mudanças na temperatura e pressão.

Exemplos do cotidiano de processos termodinâmicos

Vamos ver como esses processos se manifestam no dia a dia:

Geladeira

Geladeiras usam um ciclo de processos termodinâmicos para extrair calor de dentro da geladeira e expelir para fora. A expansão e compressão do gás refrigerante envolve uma combinação de processos isotérmicos e adiabáticos.

Motor de carro

Nos motores de automóveis, processos isocóricos ocorrem quando o combustível queima dentro de um volume fixo do cilindro. A expansão adiabática move o pistão no cilindro. Ambos os tipos de processos trabalham juntos para impulsionar o veículo.

Sistemas de aquecimento e resfriamento

Como refrigeradores, os sistemas de ar condicionado também utilizam ciclos de expansão e compressão. A diferença está em como esses sistemas são projetados para atender metas específicas de transferência de calor.

Considerações finais

Compreender processos termodinâmicos ajuda a prever como os sistemas responderão a mudanças de temperatura, pressão e volume. Esses princípios orientam o design de motores, geladeiras e inúmeros dispositivos. Ao dominar os fundamentos da termodinâmica, desbloqueamos o potencial para inovar e melhorar a eficiência das tecnologias que usamos todos os dias.


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