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P ar seco = 760 Torr – 47 Torr = 713 Torr.

No documento Apostila espcex.pdf (páginas 168-172)

O modo mais fácil de expressar a relação entre a pressão total de uma mistura e as pressões parciais de seus componentes é intro- duzir a fração molar, xj, de cada componente, o número de moles

do gás J expressa como uma fração do número total de moles da amostra.

Como visto anteriormente, se os números de moles de gases presentes são: nA, nB, e assim sucessivamente, a fração molar de

qualquer um dos gases é:

x

j

= n

j

/ n

A

+ n

B

+ ...

Assim, se expressamos a pressão parcial Pj do gás J, em termos

da quantidade de moléculas de J presente, nj, o volume V que elas ocupam e a temperatura T:

P

j

= n

j

RT/V

Agora, fazemos a mesma coisa para a pressão total em termos de n, o número total de moles de moléculas presente:

P = nRT / V = (n

A

+ n

B

+ ...)RT /V

Podemos rearranjar esta relação para:

RT/V = P / (n

A

+ n

B

+ ...)

e, então, substituir RT/V da primeira relação desta derivação, para obter:

P

j

= n

j

P / n

A

+ n

B

+ ... = x

j

P

Assim, a relação que obtivemos é:

P

j

= x

j

P

Onde P é a pressão total.

“A pressão parcial de um gas é a pressão que exerceria se esti- vesse sozinho no recipiente; a pressão total de uma mistura de gases é a soma das pressões parciais dos componentes; a pressão parcial está relacionada à pressão total pela fração molar: Pj = xjP”.

Vejamos uma outra situação:

Consideremos inicialmente dois recipientes contendo, o pri- meiro, gás nitrogênio (N2) e o segundo, gás hélio (He).

Os dois gases são misturados em um terceiro recipiente, confor- me o esquema representado abaixo.

Para a mistura gasosa, é possível estabelecermos as seguintes relações:

Equação de Estado

P · V = n · R · T

onde:

Não esquecer que:

Portanto a mistura apresentada fica:

Para uma mistura gasosa qualquer, a quantidade em mols fica:

∑n = n

1

+ n

2

+ n

3

+ ...

EQUAÇÃO DE ESTADO DO GÁS IDEAL Partindo de:

e sabendo que:

A soma das quantidades em mols fica:

Podemos representar a equação geral para mistura gasosa:

Para a equação representada, utilizamos a mistura de dois ga- ses, portanto, para uma mistura qualquer, contendo dois gases, a equação fica assim representada:

onde P1, V1,T1,P2,V2,T2 , … representam a situação inicial de

PRESSÃO PARCIAL ou Lei de Dalton (Lei das pressões parciais)

Utilizando o mesmo esquema do exemplo anterior, temos:

A pressão da mistura gasosa (P) corresponde à soma das pres- sões exercidas pelo Hélio e pelo Nitrogênio dentro do recipiente. A pressão que cada gás exerce na mistura gasosa é chamada de pressão parcial. Portanto, podemos enunciar a lei de Dalton (das pressões parciais) que diz: a pressão total corresponde à soma das pressões parciais dos gases componentes da mistura gasosa.

P = p

He

+ p

N2

Para o cálculo da pressão parcial podemos utilizar: a) Equação de estado

pN2 · V = nN2 · R · T e pHe · V = nHe · R · T onde V e T são da mistura gasosa. b) Equação geral

Como a quantidade em mols de cada gás não varia, podemos escrever:

Utilizando a equação de estado, temos: Inicial:

Mistura:

Estabelecendo a igualdade:

Para o hélio, a equação fica:

VOLUME PARCIAL (Lei de Amagat dos Volumes Par- ciais)

“O volume total de uma mistura gasosa é igual à soma dos volumes parciais dos gases que compõem a mistura”.

Seguindo os mesmo racioccínio para o estudo das pressões parciais, porém, aplicando tal relação para volumes parciais, te- remos:

O volume parcial seria o volume ocupado pelo gás presente na mistura se este estivesse sozinho no frasco, nas mesmas condições em que está submetida a mistura.

Relação entre pressão da mistura gasosa e pressão parcial Inicialmente, definimos uma forma de concentração, denomi- nada de fração molar (x).

A fração molar corresponde a razão entre a quantidade em mols do gás presente na mistura e a quantidade total, em mols, de gás. Portanto, a equação fica:

Para estabelecer a relação entre as pressões, recorremos à equação de estado:

pHe · V = nHe · R · T (pressão parcial) P · V = n · R · T (mistura gasosa)

encontramos:

ou

Para o nitrogênio:

P

N2

= P . x

N2

QUESTÕES RESOLVIDAS

01. (FUVEST – SP) Um recipiente indeformável, hermetica- mente fechado, contém 10 litros de um gás perfeito a 30 ºC, supor- tando a pressão de 2 atmosferas. A temperatura do gás é aumentada até atingir 60º C.

a) Calcule a pressão final do gás.

b) Esboce o gráfico pressão versus temperatura da transfor- mação descrita.

Resolução: Letra a)

Considerando-se que o volume do gás é constante, temos que a transformação é isocórica.

Assim, P1 = 2atm P2= ?

T1 = 30ºC (passar para Kelvin) = 273 + 30 = 303 K T2 = 60ºC (passar para Kelvin) = 273 + 60 = 333 K

Substituindo os valores fornecidos pelo problema na equação da transformação isocórica, temos:

P1/T1 = P2/T2 2/303 = P2/333 P2 = 2,2 atm

Assim, podemos concluir que a pressão e a temperatura são grandezas diretamente proporcionais.

Letra b)

A partir da resolução do item anterior, podemos esboçar o grá- fico da pressão em função da temperatura (pressão x temperatura).

02. (FAAP – SP) A 27º C, um gás ideal ocupa 500 cm3. Que volume ocupará a -73º C, sendo a transformação isobárica?

Resolução Sabe-se que: T1 = 27º C = 300 K T2 = -73 ºC = 200 K V1 = 500 cm3 V2 = ?

Da transformação isobárica temos que: V1/T1 = V2/T2

500/300 = V2/200 V2 = 333,33 cm3

V2 = 3,33x 10-4 m3

Podemos concluir que, para a transformação isobárica, o volu- me e a temperatura são diretamente proporcionais.

03. (UNIMEP – SP) 15 litros de uma determinada massa ga- sosa encontram-se a uma pressão de 8,0 atm e à temperatura de 30º C. Ao sofrer uma expansão isotérmica, seu volume passa a 20 litros. Qual será a nova pressão do gás?

Resolução Do enunciado temos: V1 = 15 litros V2 = 20 litros P1 = 8,0 atm P2 = ? T = 30º C = 303 K (TEMPERATURA CONSTANTE) Utilizando a equação da transformação isotérmica, temos: P1V1 = P2V2

8x15 = P2x20 P2 = 6 atm

De acordo com a transformação isotérmica, a pressão e o vo- lume, em uma transformação gasosa, são grandezas inversamente proporcionais.

*Obs.: Para a solução de problemas envolvendo as transfor- mações gasosas devemos utilizar SEMPRE a temperatura na esca- la absoluta (Kelvin).

04. O nitrogênio é considerado um gás ideal quando está em condições normais de temperatura e pressão. Dada uma massa igual a 2 Kg/m³, determine a massa de 10 litros de nitrogênio à pressão de 700 mmHg e à 40 °C.

05. O estado de um gás perfeito é caracterizado pelas variá- veis de estado. Quais são elas? Quais suas definições?

Resolução

As variáveis de estado são três: volume, temperatura e pres- são.

Volume: é o volume do recipiente que o contém.

Temperatura: é a responsável por medir o estado de agitação molecular.

Pressão: a pressão é ocasionada pelo choque que ocorre em suas partículas contra as paredes do recipiente que o contém.

06. (F.M. Itajubá - MG) O comportamento de um gás real aproxima-se do de um gás ideal quando:

a) submetido a baixas temperaturas.

b) submetido a baixas temperaturas e baixas pressões. c) submetido a altas temperaturas e altas pressões. d) submetido a altas temperaturas e baixas pressões. e) submetido a baixas temperaturas e altas pressões. Resolução

Um gás real aproxima-se do ideal quanto mais alta for sua temperatura e menor sua pressão.

Alternativa d

07. (UF-AC). Qual deve ser a temperatura de certa quantidade de um gás ideal, inicialmente a 200 K, para que tanto o volume quanto a pressão dupliquem?

a) 1200 K b) 2400 K c) 400 K d) 800 K e) n.d.a Resolução:

11) TERMOQUÍMICA: REAÇÕES

ENDOTÉRMICAS E EXOTÉRMICAS;

TIPOS DE ENTALPIA; LEI DE HESS,

DETERMINAÇÃO DA VARIAÇÃO DE

ENTALPIA E REPRESENTAÇÕES

No documento Apostila espcex.pdf (páginas 168-172)