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# Curso de termodinâmica

Baseado no curso: Thermodynamique chimique da Universidade de Laval no Canadá (tradução/adaptação publicada com a autorização do autor original)

## Definição

Este livro tem uma coleção para a criação de versões nos formatos HTML, PDF, ODT, ZIM, ePUB ou para encomendas para a PediaPress.
A termodinâmica, inicialmente, tinha por objetivo o estudo das transformações do calor em trabalho e o inverso. Atualmente, a termodinâmica envolve qualquer transformação de energia. As transformações de energia ligadas às transformações materiais como mudança de estado e reações químicas levam para a termodinâmica química. Assim a termodinâmica nas suas aplicações pertence à física bem como à química.
Este curso de iniciação contém só partes comuns à química e à física.
A termodinâmica trata dos movimentos (trocas, transferências) de energia, por exemplo mudanças de energia de um meio de reação no decorrer de uma reação química. Seu objetivo é de descrever e explicar o efeito da temperatura e da pressão sobre as propriedades de equilibro dos sistemas químicos e bioquímicos.

### Conteúdo

* Equação de estado dos gases
** Equação de estado dos gases perfeitos
** Gases reais
** Equação de estado de Van der Waals
** Estados correspondentes
** Outras equações de estado
* Primeira lei da termodinâmica
** Primeira lei
** Expressão quantitativa do trabalho de expansão
** Entalpia
** Capacidade calorífica
** Aplicação aos gases perfeitos
** Termoquímica
** Trabalho, calor e metabolismo - Aplicação aos seres vivos
* Entropia
** Elementos de termodinâmica estatística
** Segunda lei da termodinâmica
** Variação da entropia durante processos reversíveis
** Evolução térmica espontânea
** Variação de entropia durante processos irreversíveis
** Variação de entropia dos gases perfeitos-Ciclo de Carnot
* Relações fundamentais da termodinâmica
** Relações fundamentais
** Variação da energia livre com a temperatura.Relação de Gibbs-Helmhotz
** Variação isoterma da energia com o volume.Pressão interna
** Relação entre Cp e Cv
** Variação de entropia e de energia de um gás de Van der Waals
** Efeito da pressão sobre a entalpia
** Energia livre e trabalho máximo
* Equilíbrio de fases de um corpo puro
** Variação da energia livre com a temperatura e a pressão
** Pressão de vapor
** Equação de Clapeyron
** Diagrama de fases de um corpo puro
* Exercícios de termodinâmica
** Exercícios sobres os gases
*** A1
*** A2
*** A3
*** A4
*** A5
*** A6
*** A7
*** A8
*** A9
*** A10
*** A11
*** A12
*** A13
*** A14
*** A15
*** A16
*** A17
*** A18
*** A19
*** A20
*** A21
*** A22
*** A23
*** A24
*** A25
*** A26
*** A27
*** A28
*** A29
*** A30
*** A31
*** A32
*** A33
*** A34
*** A35
*** A36
*** A37
*** A38
** Exercícios sobre as equações de estado
*** B1
*** B2
*** B3
*** B4
*** B5
*** B6
*** B7
*** B8
*** B9
*** B10
*** B11
*** B12
** Exercícios sobre o primeiro princípio
*** C1
*** C2
*** C3
*** C4
*** C5
*** C6
*** C7
*** C8
*** C9
*** C10
*** C11
*** C12
* Tabelas: densidade do ar
* Tabelas: pressão do ar
* Tabelas: pressão de vapor de alguns líquidos
# Curso de programação web
## Índice

Este livro tem uma coleção para a criação de versões nos formatos HTML, PDF, ODT, ZIM, ePUB ou para encomendas para a PediaPress.
* Capa
* Introdução
* As ferramentas necessárias
** Adobe Dreamweaver
** Notepad++
** Adobe Photoshop CC
** CorelDRAW
* Criação de páginas estáticas
** HTML
** CSS
* Criação de páginas dinâmicas
** JavaScript
** AJAX
** Animações
** Canvas
** HTML5
* O protocolo HTTP
** Apache
* Software do servidor Web
* Frameworks de programação Web
** Java
** Python
** PHP
* Banco de dados
** MySQL
** PostgreSQL
* Interface de banco de dados
** phpMyAdmin
* Sessões
* Segurança
# Curso de programação web/Criação de páginas dinâmicas

Os sites são divididos em páginas estáticas e dinâmicas. Isso por que cada estrutura tem suas particularidades, o que torna a união delas indispensáveis em qualquer site.
A estrutura dinâmica é mais interessante do que a estrutura estática pois ela permite que o visitante possa se comunicar com o administrador do site e com outros usuários além de várias interações com o site. Exemplos de estruturas dinâmicas podem ser encontradas em sites como lojas virtuais, fóruns e redes sociais.
Essas páginas são geradas no servidor web quando são solicitadas principalmente por um browser (navegador de internet) e são enviadas em seguida para o computador cliente.
Por sua complexidade, o profissional que pretende criá-la precisa aprender junto com HTML e CSS outras linguagens como Java, Python ou PHP e MySQL para armazenar os dados do site.
# Curso de termodinâmica/Diagrama de fases de um corpo puro

Equilíbrio de fases de um corpo puro :
| Energia livre-temperatura e pressão | Pressão de vapor | Clapeyron | Diagrama de fases |

## Diagrama de fases do carbono

Que nos diz este diagrama sobre grafite e diamante?
A uma certa temperatura constante, a fase sólida diamante do carbono é estável a alta pressão, porém é a fase grafite que é estável a baixa pressão. Sabendo que o estado estável é aquele que tem a energia livre G mínimo e que a variação de G com a pressão é o volume molar da fase, o diagrama indica que o volume molar do diamante é menor que aquele da grafite, quer dizer, que o diamante é mais denso, mais compacto que a grafite.
A uma certa pressão constante, o diamante é mais estável a baixa temperatura, mas é a grafite que é estável a alta temperatura. Sabendo que o estado estável é aquele de energia livre G mínimo e que a variação de G com a temperatura é a entropia molar da fase, o diagrama indica que a entropia do diamante é menor que aquela da grafite, quer dizer, que o diamante é mais ordenado que a grafite.
# Introdução à Química/Reconhecimento das transformações químicas

* Mudança de Cor
* Formação/desaparecimento de sólidos numa solução
* Absorção/liberação de energia
* Desprendimento de gases
# Introdução à Química/Produto iônico da água

A água possui a capacidade de ionizar ou dissociar compostos como ácidos, bases e sais. Até mesmo a própria água. A água pode se ionizar (formar íons), dando origem a duas partículas: H+ e OH-. Porém, estas substâncias são formadas a uma concentração muito pequena. O produto das concentrações é chamado Kw e, à 25ºC, vale $10^{-14}$. Conhecendo o valor e o significado físico-químico de Kw, pode-se estudar o pH.
Kw=[H$^+$].[OH$^-$]
# Introdução à Química/Reações orgânicas
## Principais tipos de reação

* Reação de Wolff-Kischner
* Rearranjo de Beckmann
* Reação de Diels-Alder (Cicloadição)
* Oxidação de Swern
* Oxidação de um álcool
* Alquilação de Friedel-Crafts
* Reação de Pinner
* Reações de Wurtz e de Wurtz-Fittig
* Reação de Bucherer
* Reação de Cannizzaro
Na presença de soluções alcalinas concentradas os aldeídos que contém H em posição alfa apresentam auto redução e auto oxidação conformação de mistura de alcool e sal de ácido carboxílico. Em geral, para efetuar esta reção, deixa-se o aldeído em contato com uma solução de hidróxido concetrado em temperatura ambiente.
* Reação de Chugaev
* Reação de Claisen
* Reação de Etard
* Redução de Clemmensen
* Adição de Michael
* Esterificação de Fisher
* Reação de Wittig
* Hidrogenação Catalítica

## Substituição

É aquela em que um átomo ou grupo de átomos é substituído por outros.
Exemplo: 2-metilbutano ->2,2-bromometilbutano +ácido bromídrico

## Adição

A ligação dupla é quebrada e acontece o agrupamento de algum composto.Pode ser de hidrogenação, ou seja, adicionar H$_2$.
* Halogenação é adicionar da 7a.
H$_2$C=CH$_2$ + Br$_2$ ------> H$_2$CBr-CH$_2$Br
Ainda existem a sulfonação e a alquilação.

## Eliminação

REAÇÕES DE OXIDAÇÃO E REDUÇÃO
com compostos orgânicos ocorrem com os álcoois, aldeídos e alcenos. OXIDAÇÃO DE ÁLCOOIS E ALDEÍDOS
secundários e terciários, com os oxidantes, são semelhantes. Os álcoois primários, ao sofrerem, oxidação, transformam-se em aldeídos e estes, se deixados em contato com oxidante, são oxidados a ácidos carboxílicos

## Redução

* Hidrogenação Catalítica
* Redução de Clemmensen

## Esterificação

* Esterificação de Fisher

## Hidrólise ácida e básica

* Saponificação
Ácido Graxo + Base ----> Éster + Sal
# Introdução à Química/Reações químicas

Uma reação química é uma transformação de determinados compostos químicos chamados reagentes noutros compostos químicos chamados produtos, com conservação dos elementos químicos iniciais. Isto significa que, numa reação química, há apenas rearranjo das ligações entre elementos, havendo conservação dos elementos iniciais e por isso conservação de massa.
As reações químicas são transformações da estrutura fina da molécula. Tais reações podem juntar duas moléculas para construir uma maior, quebrar uma molécula para produzir duas menores ou, por troca de átomos, constituir duas novas moléculas. Nas reações químicas, as ligações químicas são criadas ou rompidas.
# Introdução à Química/Oxiácidos

Oxiácido é todo ácido que tem oxigênio em sua composição.
Um ácido (segundo Arrhenius) ou tem hidrogênio na composição (hidrácido) ou hidrogênio e oxigênio (oxiácido).
Para montar a fórmula de um oxiácido, deverá saber-se a carga do elemento principal e equacioná-la com O (oxigênio). Fazendo isso terá um anidrido.

## Exemplo

Temos que ter dois oxigênios para zerar as cargas (pois O$^{-2}$).
Logo, temos CO$_2$. Este é o anidrido.
Após encontrar o anidrido, deve-se adicionar água: temos então CO$_2$ + H$_2$O, que resulta em H$_2$CO$_3$. Este é o nosso oxiácido.
Nota: Não é sempre que se adicionando uma única molécula de água como acima indicado. Existem casos especiais onde se adiciona mais água, um exemplo o fósforo (P).
# Introdução à Química/Tabela periódica

A tabela periódica dos elementos químicos consiste numa disposição sistemática dos elementos em função de suas propriedades.
Foi criada pelo químico russo Dmitri Ivanovich Mendeleyev e publicada em 1869 em seu livro Princípios da Química.
# Introdução à Química/Rapidez de reações químicas

* Fatores que influenciam a rapidez da reação
* Colisões moleculares, Energia de ativação
# Introdução à Química/Principais classes de compostos orgânicos
## Hidrocarbonetos

São compostos formados somente de carbono e hidrogênio.Costuma-se subdividir a função do hidrocarboneto em outros conjuntos, dos quais os principais são: alcanos, alcenos, alcinos, ciclanos, ciclenos e aromáticos.

## Álcoois

Compostos orgânicos em que um átomo de oxigênio está ligado a uma cadeia carbônica e a um átomo de hidrogênio.
Fórmula geral: R—OH.

## Éteres

São compostos orgânicos onde um átomo de oxigênio está ligado a dois radicais orgânicos.
Fórmula geral: R—O—R'.

## Haletos de alquila

Compostos orgânicos que apresentam átomos de halogênios (flúor, cloro, bromo, iodo) ligados a uma cadeia carbônica.

## Aminas

Compostos derivados da amônia através da substituição de átomos de hidrogênio por radicais orgânicos. Podem ser classificadas de acordo com o número de átomos de hidrogênio retirados (ou radicais adicionados):
* Aminas primárias: substituição de um átomo de hidrogênio. Fórmula geral: R—NH$_2$.
* Aminas secundárias: substituição de dois átomos de hidrogênio. Fórmula geral: R—NH—R'.
* Aminas terciárias: substituição de três átomos de hidrogênio. Fórmula geral: R—N(R')—R''.

## Aldeídos

Compostos em que o carbono da extremidade da cadeia faz uma ligação com um átomo de hidrogênio e uma ligação dupla com um átomo de oxigênio. São formados na oxidação de álcoois primários.
Fórmula geral: R—COH.

## Cetonas

São hidrocarbonetos que apresentam o grupo carbónilo ligado à dois radicais (que não esteja nas extremidades) São formados na oxidação de álcoois secundários.
Fórmula geral: R—C(=O)—R.

## Ácidos carboxílicos

Compostos que apresentam o grupo carboxila, constituído de um carbono que faz uma dupla ligação com um átomo de oxigênio e uma simples com um átomo de oxigênio ligado a um átomo de hidrogênio.
Fórmula geral: R—COOH.

## Ésteres

Compostos derivados dos ácidos carboxílicos, em que o hidrogênio da carboxila é substituído por um radical orgânico. São formados na reação de ácidos carboxílicos com álcoois.
Fórmula geral: R—COO—R'.

## Amidas

Assim como os ésteres, são derivados dos ácidos carboxílicos, porém formados na reação com aminas. É retirado o grupo —OH do ácido e um átomo de hidrogênio da amina (primária ou secundária), e o átomo de oxigênio do ácido é ligado ao de nitrogênio da amina.
Fórmula geral: R—CONH$_2$ (amida primária).
# Logística/Localização/Selecção de locais/Selecção do local pela teoria dos conjuntos difusos/Avaliação do peso relativo de cada cidade em relação a cada critério subjectivo

Nesta fase da aplicação da teoria dos conjuntos difusos, é avaliado, por parte dos gestores da empresa, cada critério, relativamente a cada alternativa de localização (A, B, C). As avaliações, relativamente a cada uma das cidades, sendo expressas através de atributos linguísticos, podem ter uma classificação entre dois grandes pesos (Sule, 2001, p. 26-28). Assim, é necessário conhecer os pesos numéricos dos vários atributos linguísticos, os quais se encontram apresentados na tabela seguinte.
Uma vez conhecidos os pesos numéricos para cada atributo linguístico, é necessário avaliar-se cada cidade em relação a cada critério específico, como representado na tabela seguinte.
Através da observação da tabela anterior, AC$_1$ representa a avaliação da cidade A, por parte de cada gestor, G$_i$, relativamente ao critério C$_1$, acessibilidade e infra-estruturas urbanas. Para as restantes cidades e critérios, a nomenclatura é análoga. Seguindo o procedimento anteriormente utilizado na determinação do peso dos critérios objectivos e subjectivos, é necessário determinar o valor do peso do limite superior, médio, e inferior para cada localização e para cada critério.
Com base nas tabelas anteriores, para AC$_1$, o valor destas avaliações, são:
Limite superior = (MB + M + EB e MB + EMF e F) / 4 = (1 + 0,8 + 1 + 0,5) / 4 = 0,825
Limites médios = (MB + M + EB e MB + EMF e F) / 4 = (1 + 0,6 + 0,9 + 0,3) / 4 = 0,7
Limite inferior = (MB + M + EB e MB + EMF e F) / 4 = (0,9 + 0,4 + 0,7 + 0) / 4 = 0,5
Definindo S$_{ij}$ como o peso para o local i e critério j, e efectuando cálculos semelhantes, obtém-se:
S$_{AC1}$ = (0,5; 0,7; 0,7; 0,825)
S$_{BC1}$ = (0,375; 0,6; 0,75; 0,9)
S$_{CC1}$ = (0,275; 0,525; 0,675; 0,825)
S$_{AC2}$ = (0,375; 0,6; 0,6; 0,775)
S$_{BC2}$ = (0,425; 0,625; 0,85; 0,95)
S$_{CC2}$ = (0,525; 0,75; 0,75; 0,875)
S$_{AC3}$ = (0,725; 0,875; 0,875; 0,95)
S$_{BC3}$ = (0,45, 0,675, 0,75, 0,9)
S$_{CC3}$ = (0,1; 0,375; 0,45; 0,625)
S$_{AC4}$ = (0,35; 0,525; 0,6; 0,775)
S$_{BC4}$ = (0,3; 0,525; 0,675; 0,825)
S$_{CC4}$ = (0,375; 0,6; 0,75; 0,9)
S$_{AC5}$ = (0,4; 0,55; 0,55; 0,7)
S$_{BC5}$ = (0,425; 0,625; 0,7; 0,825)
S$_{CC5}$ = (0,3; 0,525; 0,675; 0,825)
# Logística/Localização/Selecção de locais/Selecção sistemática do local para uma instalação

Etapas de desenvolvimento - 9 fases :
| Início: | Básico: | Criação: | Desenvolvimento: | Maturação: | Revisão: | Desenvolvido: | Finalização: | Abrangente: |
O problema de selecção sistemática do local para uma instalação tem em consideração, tanto factores de ordem quantitativa como qualitativa, de ordem subjectiva. Este tipo de problemas é normalmente resolvido em várias fases. Na Fase 1, desenvolvem-se várias alternativas viáveis, enquanto que, na Fase 2, as alternativas são reduzidas às três ou quatro melhores. Por fim, na Fase 3, efectua-se a selecção do local preferido. Os vários estágios envolvidos na selecção do local consistem em determinar, inicialmente, o território em geral para a nova instalação. Posteriormente, selecciona-se o distrito ou a cidade e, finalmente, escolhe-se o local exacto. Assim, pode afirmar-se que é adoptada uma abordagem macroscópica, seguida de uma abordagem microscópica (Tompkins et al., 1984, p. 514-515).
Um procedimento desenvolvido por Brown e Gibson (Cit. por Tompkins et al., 1984, p. 515), permite a gestores e analistas de localizações a sua utilização como base para a tomada de decisão sobre a selecção de locais. Este procedimento, constituído por várias etapas, combina as informações relevantes sobre localização, avaliando factores quantitativos e qualitativos, que, convertidos em índices consistentes e adimensionais, fornecem uma medida da localização para um local.
O procedimento começa por dividir os vários factores em críticos, objectivos e subjectivos, passando pela avaliação das medidas e pesos desses factores, cálculo das medidas das localizações, análise de sensibilidade e selecção do local.
* Factores críticos, objectivos e subjectivos
* Medida dos factores críticos e objectivos
* Peso dos factores subjectivos, dos locais e medida dos factores subjectivos
* Peso do factor de decisão objectivo e medidas das localizações
* Análise de sensibilidade e selecção do local
# Logística/Localização/Selecção de locais/Selecção do local pela teoria dos conjuntos difusos/Avaliação do peso relativo dos critérios

Os pesos de cada critério de localização foram, segundo os gestores, expressos em termos de Muito Importante (MI), Importante (I), Normal (N), Fraco (F) e Muito Fraco (MF). Sabendo que estes critérios são subjectivos e que necessitam de uma avaliação quantitativa, os mesmos apresentam os seguintes pesos numéricos:
Por observação da Tabela 1, o atributo linguístico Muito Fraco (MF), por exemplo, tem um peso que varia entre 0 e 0,4 na tomada de decisão. Supondo que existem quatro valores monetários para a classificação desse atributo, 250€, 300€, 400€ e 500€, estes podem ser interpretados em termos da distribuição trapezoidal, o que corresponde a dizer que o valor inferior, 250€, tem um peso igual a 0; o primeiro ponto médio, 300€, tem um peso igual a 0,1,; o segundo ponto médio, 400€, tem um peso igual a 0,1; e o valor superior, 500€, tem um peso igual a 0,4. Assim, e desta forma, os números do conjunto difuso trapezoidal são fáceis de interpretar (Sule, 2001, p. 22-23).
Considerando que cada gestor, G$_i$, é perito em tomadas de decisão, cada um deles atribui uma classificação linguística a cada critério, seja ele objectivo ou subjectivo, e mostra a sua avaliação subjectiva da importância de cada critério (Sule, 2001, p. 24-26).
As classificações linguísticas encontram-se representadas na tabela seguinte.
Através da agregação das classificações linguísticas, atribuídas por cada gestor para cada critério, obtém-se uma nova distribuição trapezoidal, com um peso mínimo, dois valores modais e um valor de peso máximo. Um exemplo de distribuição trapezoidal com atributos linguísticos semelhantes pode ser consultado em Sule (2001, p. 25).
Com base nas duas tabelas anteriores, o limite inferior agregado das classificações de todos os gestores para o critério 1, C$_1$ é:
Limite inferior = (MI + F + N + I) / 4 = (0,8 + 0 + 0,3 + 0,6) / 4 = 0,425
Do mesmo modo, para a sequência do mesmo critério de decisão, os dois valores modais e o limite superior são:
1º valor modal = (MI + F + N + I) / 4 = (1 + 0,4 + 0,6 + 0,8) / 4 = 0,7
2º valor modal = (MI + F + N + I) / 4 = (1 + 0,4 + 0,6 + 0,8) / 4 = 0,7
Limite superior = (MI + F + N + I) / 4 = (1 + 0,6 + 0,9 + 1) / 4 = 0,875
Tendo em conta as opiniões dos quatro gestores, o peso do critério 1, W$_{C1}$, tem assim uma nova distribuição:
W$_{C1}$ = (0,425; 0,7; 0,7; 0,875)
De forma semelhante, os pesos dos outros critérios são:
W$_{C2}$ = (0,225; 0,475; 0,475; 0,725)
W$_{C3}$ = (0,375; 0,65; 0,65; 0,875)
W$_{C4}$ = (0,3; 0,6; 0,6; 0,85)
W$_{C5}$ = (0,225; 0,55; 0,55; 0,775)
W$_{C6}$ = (0,575; 0,8; 0,8; 0,975)
# Logística/Localização/Selecção de locais/Selecção sistemática do local para uma instalação/Medida dos factores críticos e objectivos

A medição dos factores críticos para cada local permite eliminar de análise mais detalhada todos os locais que não satisfaçam alguns dos factores críticos. Neste caso é atribuído ao local um indicador de factor crítico, critical factor index (CFI), igual a zero. Se o local satisfaz o factor crítico, é-lhe atribuído o valor 1. A medida do factor crítico de cada local é igual ao produto dos indicadores de factores críticos, de cada local (Tompkins et al., 1984, p. 516-519).
Um exemplo do cálculo desta medida é dado na tabela seguinte.
Por observação da tabela anterior, apenas os locais 1 e 4 satisfazem todos os factores críticos, sendo atribuído a cada factor crítico um indicador igual a 1. Uma vez que o produto dos quatro indicadores dos factores críticos é igual a 1, apenas estes dois locais continuarão a ser considerados para potenciais localizações. Os restantes locais, por outro lado, não apresentando os requisitos mínimos para todos os factores críticos, são eliminados de análise posterior. No sentido de avaliar e assegurar a compatibilidade entre as medidas dos factores objectivos e subjectivos, uma vez que associado a cada factor objectivo existe um custo expresso em unidades dimensionalmente consistentes, estas são convertidas em indicadores adimensionais, sujeitos a algumas restrições. A relação entre o custo total do factor objectivo de cada local, quando comparado com o de todos os outros locais deve ser preservada (1); o local com o custo mínimo deve ter a medida máxima (2); e a soma das medidas do factor deve ser igual a um (3). Devido a problemas de escala, as restrições (2) e (3) são impostas para garantir que a medida do factor objectivo é compatível com a medida do factor subjectivo. A resolução simultânea das equações obtidas a partir das restrições, resulta numa medida do factor objectivo, função do custo do factor objectivo de cada local.
Tompkins et al. (1984, p. 518) dá um exemplo de como obter o custo do factor objectivo, objective factor cost (OFC), de cada local e a medida do factor objectivo, objective factor measure (OFM). Esta medida, baseada apenas em custos objectivos, indica, por intermédio do indicador adimensional, o interesse relativo de cada local, em relação aos restantes.
# Logística/Localização/Selecção de locais

Etapas de desenvolvimento - 9 fases :
| Início: | Básico: | Criação: | Desenvolvimento: | Maturação: | Revisão: | Desenvolvido: | Finalização: | Abrangente: |
* Avaliação e ponderação linear (LSR)
* Selecção sistemática do local para uma instalação
** Factores críticos, objectivos e subjectivos
** Medida dos factores críticos e objectivos
** Peso dos factores subjectivos, dos locais e medida dos factores subjectivos
** Peso do factor de decisão objectivo e medidas das localizações
** Análise de sensibilidade e selecção do local
* Selecção do local pela teoria dos conjuntos difusos
** Avaliação do peso relativo dos critérios
** Avaliação do peso relativo de cada cidade em relação a cada critério subjectivo
** Critérios objectivos