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Introdução

A liberação de energia pode ser usada para promover calor quando um combustível queima em um forno, para produzir trabalho mecânico quando um combustível queima em um motor e para produzir trabalho elétrico quando uma reação química joga elétrons através de um circuito. Em química, encontramos reações que podem promover calor ou trabalho, reações que liberam energia de maneira difícil de controlar mas que dão produtos que necessitamos e reações que constituem o processo da vida. A termodinâmica, o estudo das transformações de energia, nos permite discutir todos esses assuntos de maneira quantitativa e fazer previsões úteis.

Para os propósitos da físico-química, o universo é dividido em duas partes, o sistema e suas vizinhanças. O sistema é a parte deste universo onde temos interesse. Pode ser um reator, um motor, uma célula eletroquímica, uma célula biológica, etc. As vizinhanças são onde fazemos as medições.

O tipo de sistema depende das características da fronteira que o separa das vizinhanças. Se a matéria pode atravessar a fronteira entre sistema e vizinhanças, o sistema é classificado como aberto. Se a matéria não pode passar pela fronteira o sistema é classificado como fechado. Mas ambos estes sistemas podem trocar energia com suas vizinhanças. Por exemplo, um sistema fechado pode expandir e erguer um peso e também pode transferir energia se as vizinhanças estiverem a uma temperatura mais baixa. Um sistema isolado é fechado, e não realiza trabalho mecânico ou tem contato térmico com suas vizinhanças.

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Trabalho, Calor e Energia

Uma propriedade física fundamental na termodinâmica é o trabalho: o trabalho é feito quando um objeto é movimentado contra uma força oposta a esse movimento. É equivalente à mudança de altura de um peso em algum lugar nas vizinhanças. Um exemplo de realização de trabalho é a expansão de um gás que empurra um pistão e eleva um peso. Uma reação química que fornece uma corrente elétrica