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Os potenciais termodinâmicos chave incluem:

• Energia Interna: a energia necessária para formar um sistema termodinâmico, isolada de qualquer ambiente externo.

• Entalpia: a energia necessária para formar um sistema e colocá-lo dentro de um ambiente. A entalpia é essencialmente a soma da energia interna e o trabalho necessário para integrar o sistema ao seu entorno.

• Energia Livre de Helmholtz: a parcela da energia interna de um sistema que está disponível para realizar trabalho em temperatura constante.

• Energia Livre de Gibbs: a parte da entalpia de um sistema que pode ser utilizada para realizar trabalho em condições de temperatura e pressão constantes.

>Modelo

ID:(1482, 0)

Iframe

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Os potenciais termodinâmicos são quantidades que fornecem informações abrangentes sobre o estado energético de um sistema termodinâmico sob condições específicas. Eles são utilizados para prever a direção dos processos espontâneos, determinar estados de equilíbrio e calcular o trabalho máximo que pode ser extraído de um sistema.

A Energia Interna é a energia total contida dentro de um sistema, abrangendo tanto as energias cinética quanto potencial em nível molecular. Ela leva em conta a energia necessária para criar o sistema. A energia interna muda quando o calor é adicionado ou removido do sistema e quando o trabalho é realizado sobre ou pelo sistema.

A Entalpia é útil em processos que ocorrem a pressão constante. Ela representa o conteúdo total de calor de um sistema e é usada para calcular a troca de calor durante reações químicas e transições de fase a pressão constante.

A Energia Livre de Helmholtz é usada para sistemas a temperatura e volume constantes. Ela mede a quantidade máxima de trabalho que pode ser extraída de um sistema, excluindo o trabalho de pressão-volume, e indica a espontaneidade dos processos a temperatura e volume constantes.

A Energia Livre de Gibbs é usada para sistemas a temperatura e pressão constantes. Ela representa o trabalho reversível máximo que pode ser realizado pelo sistema, excluindo o trabalho realizado por mudanças de pressão-volume. A energia livre de Gibbs é crucial para prever a direção das reações químicas e as transições de fase a temperatura e pressão constantes. Uma mudança negativa na energia livre de Gibbs indica um processo espontâneo.

O Grande Potencial é usado em sistemas abertos onde o número de partículas pode mudar. Ele é útil para analisar sistemas em contato com um reservatório que pode trocar tanto energia quanto partículas.

ID:(15266, 0)

Conceito

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Se la temperatura absoluta ($T$) e la pressão ($p$) forem mantidos constantes, la variação da energia interna ($dU$), que depende de la variação de entropia ($dS$) e la variação de volume ($dV$), é expresso como:

Integrando isso, resulta na seguinte expressão em termos de la energia interna ($U$), la entropia ($S$) e o volume ($V$):

[1] "Über die quantitative und qualitative Bestimmung der Kräfte" (Sobre a Determinação Quantitativa e Qualitativa das Forças), Julius Robert von Mayer, Annalen der Chemie und Pharmacie, 1842

[2] "Über die Erhaltung der Kraft" (Sobre a Conservação da Força), Hermann von Helmholtz, 1847

ID:(214, 0)

Conceito

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La entalpia ($H$) refere-se à energia contida em um sistema, incluindo qualquer energia necessária para criá-lo. Ela é composta, portanto, por la energia interna ($U$) e pelo trabalho necessário para formar o sistema, que é representado como $pV$, onde la pressão ($p$) e o volume ($V$) estão envolvidos.

Esta função depende de la entropia ($S$) e la pressão ($p$), permitindo que seja expressa como $H = H(S,p)$, e segue a seguinte relação matemática:

Um artigo que pode ser considerado como o ponto de partida do conceito, embora não inclua a definição do nome, é:

[1] "Memoir on the Motive Power of Heat, Especially as Regards Steam, and on the Mechanical Equivalent of Heat" (Memória sobre o poder motriz do calor, especialmente no que se refere ao vapor, e sobre o equivalente mecânico do calor), escrito por Benoît Paul Émile Clapeyron (1834).

ID:(215, 0)

Conceito

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La energia livre de Helmholtz ($F$) [1] refere-se à energia contida em um sistema, mas exclui a energia que não pode ser usada para realizar trabalho. Nesse sentido, representa a energia disponível para realizar trabalho desde que não inclua a energia necessária para formar o sistema. É composta, portanto, por la energia interna ($U$), da qual é subtraída a energia térmica $ST$, onde la entropia ($S$) e la temperatura absoluta ($T$) estão envolvidos.

Essa função depende de la temperatura absoluta ($T$) e o volume ($V$), o que permite que ela seja expressa como $F = F(V,T)$, e ela satisfaz a seguinte relação matemática:

[1] "Über die Thermodynamik chemischer Vorgänge" (Sobre a termodinâmica dos processos químicos.), Hermann von Helmholtz, Fritter Beitrag. Separata de: ibid., 31 de maio (1883)

ID:(216, 0)

Conceito

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La energia livre de Gibbs ($G$) refere-se à energia contida dentro de um sistema, incluindo a energia necessária para a sua formação, mas exclui a energia que não pode ser utilizada para realizar trabalho. Nesse sentido, representa a energia disponível para realizar trabalho em um processo que inclui a energia necessária para a sua formação. É composta, portanto, por la entalpia ($H$), da qual é subtraída a energia térmica $ST$, onde la entropia ($S$) e la temperatura absoluta ($T$) estão envolvidos.

Essa função depende de la temperatura absoluta ($T$) e la pressão ($p$), permitindo que seja expressa como $G = G(T,p)$, e ela satisfaz a seguinte relação matemática:

[1] "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" (Sobre o Equilíbrio de Substâncias Heterogêneas), J. Willard Gibbs, Transactions of the Connecticut Academy of Arts and Sciences. 3: 108-248. (Outubro de 1875 Maio de 1876)

[2] "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" (Sobre o Equilíbrio de Substâncias Heterogêneas), J. Willard Gibbs, Transactions of the Connecticut Academy of Arts and Sciences. 3: 343-524. (Maio de 1877 Julho de 1878)

ID:(217, 0)

Descrição

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Se considerarmos a energia interna $U(V, S)$, ela depende de duas variáveis:

• O volume $V$
• A entropia $S$

Portanto, sua variação pode ser expressa usando a relação:

na forma:

$dU = \left(\displaystyle\frac{\partial U }{\partial V }\right)_ S dV + \left(\displaystyle\frac{\partial U }{\partial S }\right)_ V dS$

De acordo com a primeira lei da termodinâmica, sabemos que a variação da energia interna $dU$ é igual a:



Dessa forma, podemos concluir que as inclinações são a pressão $p$:

$\left(\displaystyle\frac{\partial U }{\partial V }\right)_ S = -p$

e a temperatura $T$:

$\left(\displaystyle\frac{\partial U }{\partial S }\right)_ V = T$

ID:(12389, 0)

Descrição

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Para encontrar as relações, são introduzidos os chamados potenciais termodinâmicos, que são energias potenciais que incluem ou excluem certas formas de energia em um sistema, como a energia associada ao trabalho $pV$ e a energia associada à entropia $TS$, que não pode ser utilizada para realizar trabalho.

No caso da entalpia $H$, ela corresponde à energia interna do sistema, que inclui o movimento das partículas, mas também incorpora a energia necessária para formar o sistema, ou seja, o trabalho $pV$ realizado para estabelecê-lo. Portanto, ela é definida como:

ID:(12390, 0)

Top

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Parâmetros

Variáveis

$U$

U

Energia interna

J

$G$

G

Energia livre de Gibbs

J

$F$

F

Energia livre de Helmholtz

J

$H$

H

Entalpia

J

$S$

S

Entropia

J/K

$p$

p

Pressão

Pa

$T$

T

Temperatura absoluta

K

$V$

V

Volume

m^3

Cálculos

• Método alternativo
• Método tradicional
• Estratégia
• 2D
• 3D

Equação

Equação

Primeiro, selecione a equação: para , depois, selecione a variável: para

---

Cálculos

Símbolo

Equação

Resolvido

Traduzido

Cálculos

Símbolo

Equação

Resolvido

Traduzido

Variáve Dado Calcular Objetivo : Equação A ser usado

Equações

ID:(15325, 0)

Equação

>Top, >Modelo

La energia interna ($U$) é com la temperatura absoluta ($T$), la pressão ($p$), la entropia ($S$) e o volume ($V$) igual a:

$U = T S - p V$

Condições

Variáveis

$U$

Energia interna

$J$

5228

$S$

Entropia

$J/K$

5227

$p$

Pressão

$Pa$

5224

$T$

Temperatura absoluta

$K$

5177

$V$

Volume

$m^3$

5226

Relação

Desenvolvimento

Se la temperatura absoluta ($T$) e la pressão ($p$) forem mantidos constantes, la variação da energia interna ($dU$), que depende de la variação de entropia ($dS$) e la variação de volume ($dV$), é expresso como:

$dU = T dS - p dV$

Integrando isso, resulta na seguinte expressão em termos de la energia interna ($U$), la entropia ($S$) e o volume ($V$):

$U = T S - p V$

ID:(3472, 0)

Equação

>Top, >Modelo

La entalpia ($H$) é definido como a soma de la energia interna ($U$) e a energia de formação. Esta última corresponde ao trabalho realizado na formação, que é igual a $pV$ com la pressão ($p$) e o volume ($V$). Portanto, temos:

$H = U + p V$

Condições

Variáveis

$U$

Energia interna

$J$

5228

$H$

Entalpia

$J$

5229

$p$

Pressão

$Pa$

5224

$V$

Volume

$m^3$

5226

Relação

ID:(3536, 0)

Equação

>Top, >Modelo

La energia livre de Helmholtz ($F$) é definido como a diferença entre la energia interna ($U$) e a energia que não pode ser utilizada para realizar trabalho. Esta última corresponde a $ST$ com la entropia ($S$) e la temperatura absoluta ($T$). Portanto, obtemos:

$F = U - T S$

Condições

Variáveis

$U$

Energia interna

$J$

5228

$F$

Energia livre de Helmholtz

$J$

5230

$S$

Entropia

$J/K$

5227

$T$

Temperatura absoluta

$K$

5177

Relação

ID:(14047, 0)

Equação

>Top, >Modelo

La energia livre de Gibbs ($G$) [1,2] representa a energia total, abrangendo tanto a energia interna quanto a energia de formação do sistema. Ela é definida como la entalpia ($H$), excluindo a porção que não pode ser utilizada para realizar trabalho, a qual é representada por $TS$ com la temperatura absoluta ($T$) e la entropia ($S$). Essa relação é expressa da seguinte forma:

$G = H - T S$

Condições

Variáveis

$G$

Energia livre de Gibbs

$J$

5231

$H$

Entalpia

$J$

5229

$S$

Entropia

$J/K$

5227

$T$

Temperatura absoluta

$K$

5177

Relação

ID:(3542, 0)