Você está cursando ou pensando em cursar engenharia química e já se fez a seguinte pergunta: O que a termodinâmica tem a ver com a Engenharia Química?
Muitas pessoas têm essa dúvida porque creem que, quando se fala em engenharia química, somente os conceitos químicos serão abordados em sua maior parte.
Porém, não é assim que acontece. O engenheiro químico tem a responsabilidade de fazer projetos. Esses projetos são bem mais complexos e abordam vários outros conceitos, entre eles, a termodinâmica.
Preparamos este artigo para que você entenda melhor a correlação entre o curso e a aplicação da termodinâmica.
O que você verá neste artigo:
O que é termodinâmica?
A termodinâmica é definida como a área da física que contempla os fenômenos e sistemas nos quais ocorrem trocas de calor, variações de temperatura e transformações de energia.
Existem quatro leis da termodinâmica:
- Calor;
- Entropia;
- Calor;
- Volume.
Essas leis têm a finalidade de explicar e descrever sistemas por variáveis, como por exemplo:
- Entropia;
- Calor;
- Temperatura;
- Volume.
Leis da termodinâmica
Existem três leis principais da termodinâmica. São elas:
- Primeira lei – A energia do universo é constante;
- Segunda lei – Em qualquer processo espontâneo existe sempre um aumento na entropia do universo;
- Terceira lei – A entropia de um cristal perfeito e bem ordenado em 0 Kelvin é zero.
Mas o que os conceitos físicos têm a ver com a química?
Termodinâmica química
A termoquímica, como também é chamada a termodinâmica química é um ramo da termodinâmica que procura estudar e explicar os efeitos térmicos em reações químicas.
Esses efeitos são chamados calor de reação, ou seja, a termoquímica se refere as mudanças de energia química para energia térmica e vice-versa.
O estudo dessas reações acontecem por mei das variáveis ligadas à termodinâmica e relacionadas, como por exemplo:
- Entalpia de ligação;
- Entropia de formação padrão.
Existem outros dois princípios, ou seja, mais duas leis que são aplicáveis na termoquímica além das leis clássicas da termodinâmica:
- Lei de Laplace e Lavoisier – Essas leis foram formuladas em 1780 e consiste no conceito de que a transferência de calor que acontecem é uma reação química é a mesma da que ocorrem em uma reação oposta;
- Lei de Hess – Formulada em 1840 essa lei consiste em que a variação da entalpia de reação é a mesma que ocorre em um ou mais estágios independentes e sucessivos, mesmo que sejam hipotéticos.
Essas leis são consequências diretas do primeiro princípio da termodinâmica, ou seja, é facilmente deduzida por meio dela.
A intenção deste artigo não é explicar em detalhes esses conceitos, mas sim dar uma noção deles para que você possa entender como aplicar a termodinâmica na engenharia química.
Em que momento encontrarei termodinâmica em Engenharia Química?
Mas então, O que a termodinâmica tem a ver com a Engenharia Química?
No curso de Engenharia Química você vai encontrar termodinâmica em vários momentos e, de acordo com a grade curricular da Anhanguera, você encontrará os conceitos termodinâmicos em alguns momentos, como por exemplo nas disciplinas:
- Fundamentos de Termodinâmica química;
- Operações Unitárias;
- Termodinâmica Química avançada;
- Transferência de Calor e massa.
Certamente não somente nestas matérias, mas também em outras a termodinâmica irá acompanhar sua vida acadêmica.
O que o aluno aprende de termodinâmica em Engenharia Química?
A disciplina de termodinâmica química tem o objetivo de capacitar o aluno com certas habilidades como por exemplo:
- Descrever de forma quantitativa e qualitativa sistemas termodinâmicos;
- Determinar condições de equilíbrio das reações químicas;
- Determinar transferência de espécies químicas em fases distintas.
A disciplina constitui um dos tripés fundamentais da engenharia química, sendo de grande importância para o entendimento das transformações de equilíbrio que favorecem os estudos e aplicações do curso.
São estudados 3 grandes conceitos durante a disciplina:
- Propriedades Termodinâmicas de Substâncias Puras e de Soluções.
- Equilíbrio de Fase.
- Equilíbrio Químico.
Dentro dessas grandes áreas, ainda pode se subdividir os conhecimentos em alguns outros tópicos, como por exemplo:
- Análise e tratamento termodinâmico de soluções ideais e reais
- Os conceitos de fugacidade, coeficiente de fugacidade e coeficiente de atividade.
- Equilíbrio líquido-vapor, líquido-líquido, líquido-líquido-vapor e sólido líquido.
- Análise termodinâmica de sistemas com reação química.
- Equilíbrio químico.
Outras aplicações da termodinâmica relacionadas com Engenharia Química
Além da aplicação direta na Engenharia Química em forma disciplinar como explicamos acima, ainda existem outras aplicações que podem ser interessantes para o engenheiro.
Ciência dos Materiais
A ciência dos materiais estuda maneiras de obter novos materiais com propriedades físicas e químicas bem definidas.
A termodinâmica é uma das bases da engenharias e também do estudo dos materiais. Os processos de fabricação envolvem muitos processos de troca de calor e trabalho.
Todas as situações práticas e aplicações terão um material mais efetivo e adequado para a utilização.
Alguns exemplos práticos da aplicação da termodinâmica em materiais são:
Propriedades físicas finais de uma peça de cerâmica dependerão do tempo e da temperatura de cozimento aos quais ela foi submetida;
- Ligas de titânio permitiram que aviões fossem construídos maiores, resistentes e mais leves;
- Em automóveis, plásticos e ligas especiais são utilizados de forma mais resistente;
- Na medicina, os equipamentos como por exemplo os bisturis são construídos com laminas mais afiadas e resistentes.
Esses conhecimentos podem auxiliar o engenheiro químico na aplicação dos conceitos de termodinâmica em seus projetos.
Indústria
O engenheiro químico em sua maior parte irá trabalhar em industrias. E os processos industriais utilizam energia proveniente das máquinas para transformarem a matéria-prima em produtos finais.
- Alguns procedimentos utilizam os conceitos de termodinâmica para essas transformações, como por exemplo:
- O processo de pasteurização na fabricação de queijos e manteigas utiliza a transferência de calor na indústria de laticínios;
- Temperaturas altas causam fusão de substâncias, as industrias siderúrgicas se utilizam desse conceito para que haja cominem a produção de tipos diferentes de aços.
Considerações finais
Gostou de entender o que a termodinâmica tem a ver com a Engenharia Química?
Certamente muitos desses conceitos serão muito úteis na sua vida profissional, e se você quiser entender mais sobre a engenharia química, confira nosso artigo sobre o que faz um engenheiro químico
Esperamos que tenhamos esclarecido suas dúvidas da correlação entre o curso e esses conceitos tão importantes de termodinâmica.
Bons estudos!
