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O vídeo mostra os conceitos da termoquímica e como ela tem reações importantes na nossa vida, explicando porque essas reações ocorrem e permite dizer quanto de calor liberam e quanto de trabalho podem realizar. Explica também a reação endotérmica que há absorção de calor e assim sentimos sensação de frio, ali ela dá o exemplo de quando passamos o álcool para associarmos ao leve “frio” que sentimos na mão depois do álcool evaporar. Já exotérmica é o inverso, trata-se da liberação de calor e então a sensação é de aquecimento, nisso quaisquer processos de queima é exotérmico. Na explicação da entalpia ela da uma leve pincelada sobre seu conceito.

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Introdução à termoquímica (Fácil) - Processos exotérmicos e endotérmicos

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O site do Wikipédia já é tradição entre os alunos, tanto do ensino fundamental quanto do ensino médio, sobre a termoquímica este site trouxe alguns conceitos além de algumas imagens interessantes como por exemplo o primeiro calorímetro usado em 1782-83, também apresenta um pouco da história de como esse conteúdo foi se desenvolvendo ao longo dos séculos. Outro aspecto interessante desse site é a possibilidade de clicar no nome por exemplo de Lavoisier e ele te direcionar para uma página somente desse pesquisador, esse acesso quebra as paredes do conhecimento e disponibiliza ele para toda sociedade.

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A termoquímica, também chamada de termodinâmica química, é o ramo da físico-química que estuda as quantidades de calor ( energia) absorvidas ou liberadas em reações químicas, assim como as transformações físicas, tais como a fusão e a ebulição, baseando-se em princípios da termodinâmica.

A termoquímica genericamente é relacionada com a troca de energia acompanhando transformações, tais como misturas, transições de fases, reações químicas, além de calcular grandezas como a capacidade térmica, o calor de combustão, o calor de formação, a entalpia e a energia livre.

A termoquímica apoia-se sobre duas generalizações:

1. Leis de Lavoisier e Laplace (1780): A transferência de energia acompanhando qualquer transformação é igual e oposta à transferência de energia acompanhando o processo reverso.

2. Lei de Hess (1840): A variação de energia (entalpia) total de uma reação é a soma das entalpias de reação das etapas em que a reação pode ser dividida.

Gustav Kirchhoff mostrou em 1858 que a variação do calor de reação é dada pela diferença da capacidade térmica entre os produtos e os reagentes: dΔH / dT = ΔC p. A integração dessa equação permite avaliar o calor de reação a uma temperatura a partir de valores em outra temperatura.

Calor e calorimetria

As transformações físicas e as reações químicas são, geralmente, acompanhadas pela liberação ou absorção de calor. Sabe-se, por exemplo, que é necessário fornecer calor (energia) para que a água seja aquecida a ponto de se vaporizar; e que, por outro lado, há liberação de calor (energia) quando o vapor da água se condensa. Percebe-se a enorme importância de se conhecer e controlar essas trocas de calor, por exemplo, no funcionamento das locomotivas a vapor, um dos avanços tecnológicos centrais da primeira revolução industrial, que transformava a energia térmica em trabalho.

A calorimetria é o estudo e a medição das quantidades de calor liberadas ou absorvidas pelos fenômenos físicos e químicos. Para o desenvolvimento experimental da medição do calor, foram construídos os calorímetros, aparelhos utilizados para efetivamente medir o calor trocado. Um dos mais simples calorímetros é o calorímetro de água, em que se coloca um corpo aquecido (ou que provoque uma reação química) dentro da água contida pelo calorímetro, resultando em seu aquecimento. Conhecendo o quanto a temperatura da água se elevou, é possível determinar a quantidade de calor liberada pelo corpo ou pela reação, contanto que a troca de calor com o ambiente externo seja desprezível. Com isso, percebe-se que o aumento de temperatura da água é devido exclusivamente ao corpo aquecido ou à reação ocorrida, isto é, o calor recebido pela água é, em módulo, igual ao calor cedido pelo corpo ou pela reação. Portanto, denominando-se por a massa de água do calorímetro, por o calor específico da água, e por a variação na temperatura da água, temos que o calor trocado é tal que:

Energia interna

Na física da mecânica clássica, existem fundamentalmente dois tipos de energia que um objeto pode ter:

A energia cinética, associada ao seu movimento;

A energia potencial, por ele armazenada e que pode se transformar em outro tipo de energia, cinética ou potencial.

Desse modo, é possível entender o calor liberado ou absorvido por uma reação química a partir do conceito de energia interna. A energia interna de uma substância qualquer, composta por átomos e/ou moléculas, é equivalente a soma da energia química armazenada por ligações elétricas entre átomos e entre moléculas (uma forma de energia potencial), e da energia térmica armazenada na translação, vibração ou rotação de átomos e moléculas (uma forma de energia cinética). Isto é, a energia interna de uma substância é armazenada parcialmente na forma de energia química e parcialmente na forma de energia térmica.

Tomando a generalização do conceito de energia interna de uma substância como sendo a energia interna de um sistema, a soma de todas as energias internas das substâncias que o compõem, enuncia-se então a lei da conservação de energia ou a primeira lei da termodinâmica para um sistema isolado, que não troca calor, e nem sofre nem exerce trabalho. Essa lei afirma que a variação da energia interna de um sistema isolado é nula, ou, de forma equivalente, a energia interna de um sistema isolado é constante.

Entalpia é um conceito ligado a termodinâmica que serve para quantificar a quantidade de energia que uma substância contém. A entalpia é uma função de estado, uma propriedade extensiva ( proporcional a quantidade de mol).

Para definir a entalpia, é conveniente tomar o exemplo da queima de carvão em um ambiente aberto. Nele, o carbono ( ) no carvão reage com o gás oxigênio ( ) da atmosfera, produzindo monóxido de carbono ( ). Resume-se a reação na seguinte equação, já balanceada:

Em uma análise preliminar, percebe-se que o volume do sistema aumentou, pois, já que o volume do carbono sólido era desprezível, havia 1 mol que se transformou em 2 mols de .

Portanto, parte da energia liberada na reação foi utilizada para expandir o gás na forma de trabalho. Como decorrência da conservação de energia, esse trabalho de expansão deverá ser "descontado" da energia liberada pela reação, resultando em um "saldo" menor da energia. Denomina-se esse "saldo" por entalpia ( ) ou conteúdo de calor. Essa grandeza sempre se refere à energia liberada ou absorvida pela reação em sistemas abertos, em que a pressão é constante devido ao reservatório da atmosfera.

Com isso, a variação de entalpia ( ) é a medida da quantidade de calor ( ) liberada ou absorvida pela reação, à pressão constante ( ). Ou seja:

Reações exotérmicas e endotérmicas

Reações exotérmicas são as reações que produzem ou liberam calor, como por exemplo a queima de carvão e a combustão da gasolina. Nelas, a entalpia dos reagentes é maior que a entalpia dos produtos, resultando em uma variação negativa de entalpia ( ). Já as reações endotérmicas são exatamente o oposto, absorvendo calor para poder serem realizadas, como a decomposição de carbonato de cálcio a síntese de óxido nítrico. Nessas reações, a entalpia dos reagentes é menor que a entalpia dos produtos, resultando em uma variação positiva ( ).

Como exemplo comparativo, a reação que tem como produto é exotérmica, pois libera calor. Já a reação inversa é endotérmica, porque necessita de calor para que se gerem os produtos:

Energia de ativação

A energia de ativação é a menor quantidade de energia necessária que deve ser fornecida aos reagentes para a formação do complexo ativado e para a ocorrência da reação.

Referências

Bibliografia

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Termoquímica - Wikipédia, a enciclopédia livre

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A termoquímica, também chamada de termodinâmica química, é o ramo da físico-química que estuda as quantidades de calor ( energia) absorvidas ou liberadas em reações químicas, assim como as transformações físicas, tais como a fusão e a ebulição, baseando-se em princípios da termodinâmica.

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Este site tenta trazer o conteúdo de maneira mais didática, mostrando bem detalhadamente os conceitos e trazendo imagens que facilitam o aprendizado, achei muito interessante também a maneira que é explicado sobre as reações exotérmicas e endotérmicas, onde trazem comentários práticos e diários sobre estes dois fenômenos. Outro aspecto interessante é que ele traz algumas leis, como a de hess, conceitos estabelecidos pelo próprio Germain Henry Hess que acabam deixando tanto o aprendizado técnico quanto didático.

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Termoquímica é a parte da química que estuda a quantidade de calor (energia) envolvida nas reações químicas.

Quando uma reação libera calor, ela é classificada como exotérmica. A absorção de calor em uma reação, faz com que ela seja endotérmica.

A termoquímica estuda também a transferência de energia em alguns fenômenos físicos, tais como as mudanças de estados da matéria.

Termoquímica e calor

Nas reações químicas pode haver absorção ou liberação de energia. Essa transferência de calor é feita a partir do corpo que tem a temperatura mais alta para aquele que possui a temperatura mais baixa.

Transferência de calor do corpo quente (A) para o corpo frio (B)

Vale lembrar que o calor, também chamado de energia calorífica, é um conceito que determina a troca de energia térmica entre dois corpos. O equilíbrio térmico é estabelecido quando os dois materiais atingem a mesma temperatura.

Reações Endotérmicas e Exotérmicas

Chama-se reação endotérmica a reação em que há absorção de calor. Dessa forma, um corpo absorve calor do meio em que ele está inserido. É por isso que a reação endotérmica provoca uma sensação de resfriamento.

Exemplo: Ao passar álcool no braço, o braço absorve o calor dessa substância. Mas, ao soprar para o braço depois de ter passado álcool, sentimos um friozinho, sensação que é resultado da reação endotérmica.

Já a reação exotérmica é o inverso. Trata-se da liberação de calor e, assim, a sensação é de aquecimento.

Exemplo: Num acampamento, as pessoas se colocam junto de uma fogueira para que o calor liberado pelas chamas aqueça quem está à volta.

Fluxo de calor nas reações endotérmicas e exotérmicas

As trocas térmicas também acontecem nas mudanças de estado físico. Ocorre que, na mudança do estado sólido para o líquido e do líquido para o gasoso, o processo é endotérmico. De maneira oposta, é exotérmica a mudança do estado gasoso para o líquido e do líquido para o sólido.

Entalpia

Entalpia (H) é a energia trocada nas reações de absorção e de liberação de energia, respectivamente, endotérmica e exotérmica.

Não existe um aparelho que seja capaz de medir a entalpia. Por esse motivo, mede-se a sua variação (ΔH), o que é feito considerando a entalpia do reagente (energia inicial) e a entalpia do produto (energia final).

Os tipos de entalpia mais recorrentes são:

Entalpia de Formação

Energia absorvida ou liberada necessária para formar 1 mol de uma substância.

Entalpia de Combustão

Energia liberada que resulta na queima de 1 mol de substância.

Entalpia de Ligação

Energia absorvida na quebra de 1 mol de ligação química, no estado gasoso.

Enquanto a entalpia mede a energia, a entropia mede o grau de desordem das reações químicas.

Lei de Hess

Germain Henry Hess estabeleceu que:

A variação de entalpia (ΔH) em uma reação química depende apenas dos estados inicial e final da reação, independente do número de reações.

A variação da energia, de acordo com a Lei de Hess, é estabelecida através da seguinte fórmula:
ΔH = Hf - Hi
Onde,

ΔH: variação da entalpia

Hf: entalpia final ou entalpia do produto

Hi: entalpia inicial ou entalpia do reagente

A partir disso, concluímos que a variação da entalpia é negativa quando estamos diante de uma reação exotérmica. Por sua vez, a variação da entalpia é positiva quando estamos diante de uma reação endotérmica.

Não deixe de conferir esses textos para aprender ainda mais sobre o tema:

Exercícios com gabarito comentado

1. (Udesc/2011) Dadas as seguintes equações:

Considere as seguintes proposições em relação às equações:

I. As reações (A) e (B) são endotérmicas.
II. As reações (A) e (B) são exotérmicas.
III. As reações (C) e (D) são exotérmicas.
IV. As reações (C) e (D) são endotérmicas.
V. A reação com maior liberação de energia é a (B).
VI. A reação com maior liberação de energia é a (D).

Assinale a alternativa correta.

a) Somente as afirmativas II, III e V são verdadeiras.
b) Somente as afirmativas I, III e VI são verdadeiras.
c) Somente as afirmativas I, IV e VI são verdadeiras.
d) Somente as afirmativas II, V e VI são verdadeiras.
e) Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras.

Ver Resposta

Alternativa correta: e) Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras.

a) ERRADA. A afirmativa III não é verdadeira.

Ao contrário do que diz a afirmativa III, as reações (C) e (D) são endotérmicas, pois o sinal positivo na variação de entalpia indica a absorção de calor.

b) ERRADA. Nenhuma das afirmativas citadas nessa alternativa estão corretas. Elas estão erradas porque:

As reações (A) e (B) são exotérmicas, pois o sinal negativo na variação de entalpia indica a liberação de calor.

As reações (C) e (D) são endotérmicas, pois o sinal positivo na variação de entalpia indica a absorção de calor.

A reação (D) não libera energia, pois é endotérmica.

c) ERRADA. Das três afirmativas citadas nessa alternativa, apenas a IV está correta. As outras duas estão erradas porque:

As reações (A) e (B) são exotérmicas, pois o sinal negativo na variação de entalpia indica a liberação de calor.

A reação (D) não libera energia, o sinal positivo na variação de entalpia indica que a reação é endotérmica.

d) ERRADA. A afirmativa VI não é verdadeira.

Ao contrário do que diz a afirmativa VI, a reação (D) não libera energia, pois é endotérmica.

a) CORRETA. As afirmativas estão corretas, pois:

As reações (A) e (B) são exotérmicas, pois a variação de energia é negativa.

As reações (C) e (D) são endotérmicas, pois o valor de ΔH é positivo.

A reação com maior liberação de energia é a (B), já que entre as reações exotérmicas do enunciado, essa é a que apresenta maior valor com sinal negativo.

Esses textos te ajudarão a aumentar seu conhecimento:

2. (Enem/2011) Uma opção não usual, para o cozimento do feijão, é o uso de uma garrafa térmica. Em uma panela, coloca-se uma parte de feijão e três partes de água e deixa-se ferver o conjunto por cerca de 5 minutos, logo após transfere-se todo o material para uma garrafa térmica. Aproximadamente 8 horas depois, o feijão estará cozido.

O cozimento do feijão ocorre dentro da garrafa térmica, pois

a) a água reage com o feijão, e essa reação é exotérmica.
b) o feijão continua absorvendo calor da água que o envolve, por ser um processo endotérmico.
c) o sistema considerado é praticamente isolado, não permitindo que o feijão ganhe ou perca energia.
d) a garrafa térmica fornece energia suficiente para o cozimento do feijão, uma vez iniciada a reação.
e) a energia envolvida na reação aquece a água, que mantém constante a temperatura, por ser um processo exotérmico.

Ver Resposta

Alternativa correta: b) o feijão continua absorvendo calor da água que o envolve, por ser um processo endotérmico.

a) ERRADA. Uma reação química é caracterizada pela formação de novas substâncias, o que não ocorre no cozimento do feijão.

b) CORRETA. A água ao ser aquecida ganha calor e uma garrafa térmica não permite que essa energia seja perdida para o ambiente. Sendo assim, o feijão absorve o calor da água e cozinha, caracterizando um processo endotérmico.

c) ERRADA. O sistema é isolado em relação ao ambiente externo. Dentro da garrafa, o feijão e a água estão tendo contato direto e, por isso, realizando uma troca térmica.

d) ERRADA. A garrafa térmica tem a função de isolar o sistema, não permitindo que a mistura dentro dela troque calor com o ambiente.

e) ERRADA. A temperatura não é constante, pois à medida que a água transfere calor para o feijão, ela perde energia até que as duas temperaturas se igualem.

Confira os textos a seguir e aprenda mais sobre os assuntos abordados nessa questão:

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Termoquímica: o que é, reações químicas e entalpia

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Termoquímica é a parte da química que estuda a quantidade de calor (energia) envolvida nas reações químicas. Quando uma reação libera calor, ela é classificada como exotérmica. A absorção de calor em uma reação, faz com que ela seja endotérmica. A termoquímica estuda também a...

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Quando uma reação libera calor, ela é classificada como exotérmica. A absorção de calor em uma reação, faz com que ela seja endotérmica.

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Este artigo fala sobre um problema recente que nossa sociedade presenciou que foi o covid 19, ele mostra comenta as dificuldade que foram para os professores transmitirem o conteúdo para os alunos remotamente, o artigo também fala das dificuldades em criar aulas atrativas para manter o aluno interessado sobre o conteúdo, e para isso os autores utilizaram os recursos do TIC (Tecnologias  da  Informação  e Comunicação), que usa várias ferramentas do nosso cotidiano como por exemplo o WhatsApp para transmitir mensagens sobre a aula, ou até mesmo o google forms, para realizar alguma atividade avaliada.

# data[].attributes.attachment_link.title
Vista do Termoquímica na perspectiva CTSA para o ensino de química por meio das TIC

# data[].attributes.attachment_link.description
Voltar aos Detalhes do Artigo Termoquímica na perspectiva CTSA para o ensino de química por meio das TIC

# data[].attributes.body
Este artigo mostra um jogo que foi criado e publicado em Goiás, os professores desenvolveram um jogo para estimular os alunos do EJA a aprenderam mais facilmente sobre a termoquímica, eles criaram um tabuleiro utilizando todo o espaço da sala de aula e foram realizando perguntas e questionamentos sobre o tema, conforme os alunos fossem acertando eles iriam andando no tabuleiro, o resultado foi um sucesso, mesmo aplicado na turma de adultos que geralmente são mais resistentes a este tipo de atividade.

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Este artigo mostra o apelo recente de conseguirmos desenvolver tecnologias mais sustentáveis, como por exemplo a energia sustentável, esse tema vem crescendo cada vez mais pela necessidade e gravidade de como o mundo está seguindo onde o ser humano destrói e polui nossa natureza. Este artigo busca aplicar a utilização de resíduos da produção de milho como fonte de subprodutos (bio-oleo e carvão ativado)