5.7: Resumo

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5.1 Noções básicas de energia

Energia é a capacidade de fornecer calor ou trabalhar (aplicar uma força para mover a matéria). Energia cinética (KE) é a energia do movimento; energia potencial é energia devido à posição, composição ou condição relativa. Quando a energia é convertida de uma forma para outra, a energia não é criada nem destruída (lei de conservação de energia ou primeira lei da termodinâmica).

A energia térmica da matéria é devida às energias cinéticas de seus átomos ou moléculas constituintes. A temperatura é uma propriedade intensiva da matéria que reflete calor ou frieza que aumenta à medida que a energia cinética média aumenta. O calor é a transferência de energia térmica entre objetos em diferentes temperaturas. Os processos químicos e físicos podem absorver calor (endotérmico) ou liberar calor (exotérmico). A unidade SI de energia, calor e trabalho é o joule (J).

O calor e a capacidade térmica específicos são medidas da energia necessária para alterar a temperatura de uma substância ou objeto. A quantidade de calor absorvida ou liberada por uma substância depende diretamente do tipo de substância, de sua massa e da mudança de temperatura que ela sofre.

5.2 Calorimetria

A calorimetria é usada para medir a quantidade de energia térmica transferida em um processo químico ou físico. Isso requer uma medição cuidadosa da mudança de temperatura que ocorre durante o processo e das massas do sistema e dos arredores. Essas quantidades medidas são então usadas para calcular a quantidade de calor produzida ou consumida no processo usando relações matemáticas conhecidas.

Os calorímetros são projetados para minimizar a troca de energia entre seu conteúdo e o ambiente externo. Eles variam de calorímetros simples para xícaras de café usados por estudantes introdutórios de química a sofisticados calorímetros de bomba usados para determinar o conteúdo energético dos alimentos.

5.3 Entalpia

Se uma mudança química for realizada em pressão constante e o único trabalho realizado for causado por expansão ou contração, q para a mudança é chamado de mudança de entalpia com o símbolo ΔH, ou $Δ H °$ para reações que ocorrem sob condições de estado padrão a 298 K. O valor de ΔH para uma reação em uma direção é igual em magnitude, mas oposto em sinal, a ΔH para a reação na direção oposta, e ΔH é diretamente proporcional à quantidade de reagentes e produtos. A entalpia padrão de formação, $Δ H_{f}^{°},$ é a mudança de entalpia que acompanha a formação de 1 mol de uma substância a partir dos elementos em seus estados mais estáveis a 1 bar e 298,15 K. Se as entalpias de formação estiverem disponíveis para os reagentes e produtos de uma reação, a mudança de entalpia pode ser calculada usando a lei de Hess: Se um processo pode ser escrita como a soma de vários processos gradual, a mudança de entalpia do processo total é igual à soma das mudanças de entalpia das várias etapas.