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Físico-química 2026

AULAS 5/6

17/20.08.2026

PROF. FERNANDO BARROSO

FCFRP/USP

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Energia

Potencial

Tendência é abaixar a energia

calor + ???

P + L → PL

É a transferência de energia entre dois corpos que estão em diferentes temperaturas.

B

A

C

“Se A está em eq. térmico com B,

e se B está em eq. térmico com C,

logo, A está em eq. térmico com C”

Lei zero da termodinâmica

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Trabalho

transferência de energia de e para sistemas

Teorema Trabalho-energia (cinética)

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Trabalho

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Trabalho

transferência de energia de e para sistemas

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Escolha do sistema para “equacionamento”

– Cálculo do Trabalho

Gás

Líquido

Sistema biológico

Complexidade

w≡w(P, V, T, n,...)

Grandezas FQ

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Escolha do sistema para “equacionamento”

– Cálculo do Trabalho

Gás

Líquido

Sistema biológico

(P,V,T,n,...)

conheço

que funciona relativamente bem!

não temos uma expressão simples!

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?

Grandezas termodinâmicas (P,V,T,...)

T₁=T₂=T

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T₁=T₂=T

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ΔV

T₁=T₂=T

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Expansão Isotérmica de um gás (ideal)

cilindro ideal

P_atm=0

mg

d

ΔV

estado inicial

estado final

T₁=T₂=T

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Massa m é responsável pela p_ext

P_atm=0

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P

V

(V_1,P₁)

P

V

(V_2,P₂)

V₁

P₁

P₂

V₂

estado inicial

estado final

(P₁,V₁)

(P₂,V₂)

T₁=T₂=T

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P

V

(V_1,P₁)

P

V

(V_2,P₂)

V₁

P₁

P₂

V₂

P

V

(P=cte)

Abrupto!!!

estado inicial

estado final

P_atm=0

(V_2,P₂)

(V_1,P₁)

T₁=T₂=T

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P

V

(V_1,P₁)

P

V

(V_2,P₂)

V₁

P₁

P₂

V₂

P

V

(P=cte)

Abrupto!!!

estado inicial

estado final

P_atm=0

(V_2,P₂)

(V_1,P₁)

(área)

T₁=T₂=T

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Como calcular o trabalho?

Da Física...

mg

d

sistema realiza trabalho

No SI

[J]

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Mas,....

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Como calcular o trabalho?

Proc. a pressão constante

T₁=T₂=T

18

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Como calcular o trabalho?

Proc. a pressão constante

T₁=T₂=T

19

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Como calcular o trabalho?

P_ex=cte

T₁=T₂=T

Proc. IRREVERSÍVEL

P_ex≠cte

?

Preciso conhecer a função P≡P(V)

Preciso resolver a integral!!!

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P

V

(V_1,P₁)

P

V

(V_2,P₂)

V₁

P₁

P₂

V₂

P

V

(V_1,P₁)

(V_2,P₂)

(área)

Estado

intermediário

2 etapas

irreversíveis

T₁=T₂=T

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T₁=T₂=T

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Trabalho – proc. reversível

T₁=T₂=T

O que é preciso para o

pistão subir?

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Trabalho – proc. reversível

Qual a mínima diferença de pressão

necessária para o embolo subir?

Qual o mínimo valor para Δp?

T₁=T₂=T

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Trabalho – proc. reversível

Qual a mínima diferença de pressão

necessária para o embolo subir?

≈ 0

gás ideal

T₁=T₂=T

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P

V

(P₁,V₁)

(P₂,V₂)

(área)

Estado

intermediário

P

V

(P₁,V₁)

(P₂,V₂)

(área)

(gás ideal)

Estados

intermediários

n etapas

irreversíveis

irreversível

reversível

(área)

T₁=T₂=T

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Como calcular o trabalho?

P_ex=cte

T₁=T₂=T

Proc. IRREVERSÍVEL

P_ex≠cte

?

Preciso conhecer a função P≡P(V)

Preciso resolver a integral!!!

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Como calcular o trabalho?

P_ex=cte

T₁=T₂=T

Proc. IRREVERSÍVEL

gás ideal

Para uma T fixa

Proc. REVERSÍVEL

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Exemplo: A quantia de 0,850 mols de um gás ideal inicialmente a pressão de 15 atm e 300K é expandida isotermicamente até a pressão final de 1 atm.

Calcule:

(a) O trabalho contra o vácuo

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Exemplo: A quantia de 0,850 mols de um gás ideal inicialmente a pressão de 15 atm e 300K é expandida isotermicamente até a pressão final de 1 atm.

Calcule:

(a) O trabalho contra o vácuo

30

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Exemplo: A quantia de 0,850 mols de um gás ideal inicialmente a pressão de 15 atm e 300K é expandida isotermicamente até a pressão final de 1 atm.

Calcule:

(a) O trabalho contra o vácuo

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Exemplo: A quantia de 0,850 mols de um gás ideal inicialmente a pressão de 15 atm e 300K é expandida isotermicamente até a pressão final de 1 atm.

Calcule:

(a) O trabalho contra o vácuo

[ L atm = 101,3J]

gás ideal

PV=nRT

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Exemplo: A quantia de 0,850 mols de um gás ideal inicialmente a pressão de 15 atm e 300K é expandida isotermicamente até a pressão final de 1 atm.

Calcule:

(a) O trabalho contra o vácuo

Por definição,

P_ext=0 atm

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Exemplo: A quantia de 0,850 mols de um gás ideal inicialmente a pressão de 15 atm e 300K é expandida isotermicamente até a pressão final de 1 atm.

Calcule:

(b) O trabalho contra uma pressão externa

constante de 1 atm

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Exemplo: A quantia de 0,850 mols de um gás ideal inicialmente a pressão de 15 atm e 300K é expandida isotermicamente até a pressão final de 1 atm.

Calcule:

(b) O trabalho contra uma pressão externa

constante de 1 atm

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Exemplo: A quantia de 0,850 mols de um gás ideal inicialmente a pressão de 15 atm e 300K é expandida isotermicamente até a pressão final de 1 atm.

Calcule:

(b) O trabalho contra uma pressão externa

constante de 1 atm

[ L atm = 101,3J]

gás ideal

PV=nRT

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Exemplo: A quantia de 0,850 mols de um gás ideal inicialmente a pressão de 15 atm e 300K é expandida isotermicamente até a pressão final de 1 atm.

Calcule:

(b) O trabalho contra uma pressão externa

constante de 1 atm

Por definição,

P_ext=1 atm

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Exemplo: A quantia de 0,850 mols de um gás ideal inicialmente a pressão de 15 atm e 300K é expandida isotermicamente até a pressão final de 1 atm.

Calcule:

(b) O trabalho contra uma pressão externa

constante de 1 atm

Para um gás ideal,

PV=nRT

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[ L atm = 101,3J]

sistema realiza trabalho

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Exemplo: A quantia de 0,850 mols de um gás ideal inicialmente a pressão de 15 atm e 300K é expandida isotermicamente até a pressão final de 1 atm.

Calcule:

(c) O trabalho, considerando o processo reversível

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Exemplo: A quantia de 0,850 mols de um gás ideal inicialmente a pressão de 15 atm e 300K é expandida isotermicamente até a pressão final de 1 atm.

Calcule:

(c) O trabalho, considerando o processo reversível

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Exemplo: A quantia de 0,850 mols de um gás ideal inicialmente a pressão de 15 atm e 300K é expandida isotermicamente até a pressão final de 1 atm.

Calcule:

(c) O trabalho, considerando o processo reversível

[ L atm = 101,3J]

gás ideal

PV=nRT

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Exemplo: A quantia de 0,850 mols de um gás ideal inicialmente a pressão de 15 atm e 300K é expandida isotermicamente até a pressão final de 1 atm.

Calcule:

(c) O trabalho, considerando o processo reversível

[ L atm = 101,3J]

gás ideal

PV=nRT

gás ideal + processo reversível

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inicio

final

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(gás ideal)

proc. reversível

proc. irreversível

“maximiza”

o trabalho

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Energia

Potencial

Tendência é abaixar a energia

calor + ???

transferência de energia

fenômeno da

P + L → PL

P_ex=cte

gás ideal

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Energia? Energia se conserva?

(Leibnitz, 1693)

E constante

Princípio de

conservação da energia

Tales de Mileto

E_p_ot

E_cin

“Em qualquer processo, a energia total do universo permanece constante”

tempo

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Energia

Interna (U)

Energia interna (U) é “o que”, de verdade, o corpo possuí!

Energia do sistema

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(Conservação da energia)

[Adaptado de ilustração retirada da WikiPedia]

T

Experimento de Joule

Apenas Energia mecânica

Apenas calor

mesmo

valor

numérico

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diferencial “inexata”

(depende do caminho realizado)

1ª Lei da Termodinâmica

(para mudanças infinitesimais)

“Em qualquer processo,

a energia total do universo permanece constante”

Proc. IRREVERSÍVEL

Proc. REVERSÍVEL

X

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diferencial “inexata”

(depende do caminho realizado)

1ª Lei da Termodinâmica

(para mudanças infinitesimais)

“Em qualquer processo,

a energia total do universo permanece constante”

Proc. IRREVERSÍVEL

ida

volta

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diferencial “inexata”

(depende do caminho realizado)

1ª Lei da Termodinâmica

(para mudanças infinitesimais)

“Em qualquer processo,

a energia total do universo permanece constante”

Proc. IRREVERSÍVEL

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Convenção de sinais (Chang)

Grandeza	Processo	Sinal
Trabalho (W)	Trabalho realizado pelo sistema na vizinhança.	-
Trabalho (W)	Trabalho realizado pela vizinhança no sistema.	+
Calor (Q)	Calor ABSORVIDO pelo sistema (processo ENDOtérmico)	+
Calor (Q)	Calor PERDIDO pelo sistema (processo EXOtérmico)	-

Sinal precisa ser colocado

em função do contexto

Sinal já estará correto

se usar definição de trabalho

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Escolha do referencial

Energia

Potencial

referencial

Energia

Potencial

referencial

o que importa

é a variação

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Escolha de um

referencial conveniente...

Entalpia

(Pressão constante)

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Conceito de entalpia

(Pressão constante)

H

Entalpia

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(Pressão constante)

Conceito de entalpia

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Conceito de entalpia

(Pressão constante)

Não é possível medir H.

Apenas sua variação!

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Qual a diferença entre

ENTALPIA e ENERGIA INTERNA?

Por definição,

Mol de reação: é quando o número apropriado de moles das substâncias (como especificado pelos coeficientes estequiométricos) do lado esquerdo (= reagentes) são convertidos em substâncias do lado direito (= produtos) da equação química (balanceada).

[ L atm = 101,3J]

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Termodinâmica

Interconvenção de energias médias

Volume constante

Pressão constante

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Calorímetro

paredes adiabáticas

(não permite troca de calor)

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