Disciplina Curricular

Termodinâmica Química TQui

Mestrado Integrado em Engenharia Química - MEQ 2006

Contextos

Grupo: MEQ 2006 > 1º Ciclo > Ciências de Engenharia

Período:

Peso

6.0 (para cálculo da média)

Objectivos

Os alunos deverão ter capacidade para articular a análise microscópica e macroscópica. Deverão poder calcular a variação das propriedades termodinâmicas no decurso de diferentes transformações e de analisar quantitativamente o equilíbrio químico e o equilíbrio de fases.

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.