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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRE – UFAC

CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA NATUREZA – CCBN CURSO DE LICENCIATURA PLENA EM QUÍMICA

DISCIPLINA: FUNDAMENTOS DE QUÍMICA I PROFESSOR: Dr. NELSON CONSOLIN FILHO

BÁRBARA SAYONARA GRAÇAS DE SOUSA PAULLYANE DOS SANTOS SILVA

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BÁRBARA SAYONARA GRAÇAS DE SOUSA PAULLYANE DOS SANTOS SILVA

ESTUDO FÍSICO DOS GASES

Trabalho apresentado referente ao Estudo Físico dos Gases apresentado ao professor Dr.Nelson Consolin Filho ministrante da disciplina Fundamentos de Química I como requisito para obtenção de nota parcial referente à N2.

RIO BRANCO, AC 2009

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ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO ... 04 2. AS TRANSFORMAÇÕES GASOSAS ... 05 2.1.TRANSFORMAÇAÕ ISOTÉRMICA ... 05 2.2.TRANSFORMAÇAO ISOBARICA ... 05 2.3.TRANSFORMAÇÃO ISOCÓRICA ... 05 2.4.VOLUME ... 05 2.5.PRESSAO ... 05 2.6.TEMPERATURA ... 05

3. LEIS FISICAS DOS GASES ... 06

3.1.LEI DE BOYLE MARIOTTE ... 07

3.2. LEI DE GAY-LUSSAC ... 08

3.3.LEI DE CHARLES ... 09

3.4.EQUAÇAO GERAL DOS GASES ... 09

3.5.CNTP ... 10

3.6.GAS IDEAL X GAS REAL ... 10

4.TEORIA CINÉTICA DOS GASES ... 10

5.DENSIDADE DOS GASES ... 11

5.1.DENSIDADE ABSOLUTA ... 11

5.2.DENSIDADE RELATIVA ... 11

6.DIFUSAO E EFUSAO DE GASES ... 11

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1.

INTRODUÇÃO

As noções de sólido, líquido e gás podem ser considerados conceitos primitivos. Assim, uma pedra é um sólido, a água que jorra de uma torneira é um líquido, o ar que escapa de um pneu é um gás. Más o fato de os gases apresentarem propriedades bem diferentes dos sólidos e dos líquidos chamou a atenção dos cientistas do século XVII, que passaram, então, a estudar esse estado físico da matéria.

Com respeito aos gases, é importante lembrar que:

 Os gases sempre se expandem, tendendo a ocupar todo o volume do recipiente que os contém (grande expansibilidade);

 Os gases são muito menos densos que os sólidos e líquidos isto

é, em igualdade de massas os gases ocupam um volume muito maior;

 Os gases sempre se misturam entre si (grande difusibilidade);

 Os volumes dos gases variam muito com a pressão (grande compressibilidade) e com a temperatura (grande dilatabilidade).

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2.

AS TRANSFORMAÇÕES GASOSAS

2.1. Transformação Isotérmica: Supondo que um gás tenha sido submetido a uma transformação na qual a sua temperatura foi mantida constante. Dizemos que ele sofreu uma transformação isotérmica. E considerando que a massa do gás também se manteve constante, concluímos que a pressão e o volume do gás foram às grandezas que variaram durante a transformação.

2.2. Transformação Isobárica: é quando o volume varia linearmente com a temperatura, e a pressão permanece constante.

2.3. Transformação Isocórica: é quando numa transformação gasosa o volume permanece constante, e a temperatura e a pressão variam.

2.4. Volume: O volume dos gases é medido nas unidades usuais: Mililitros (ml), centímetros cúbicos (cm3_{), litros (L), metros cúbicos}

(m3_{), etc.}

2.5. Pressão: a pressão dos gases é, usualmente, medida em milímetros de Mercúrio (mmHg).

1mmHg=1Torr

1atm = 76cmHg = 760mmHg = 760Torr

2.6. Temperatura: No Brasil, as temperaturas são medidas na chamada escala Celsius (°C). No estudo dos gases, porém, usa-se a escala absoluta ou escala Kelvin (K).

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ESCALAS CELSIUS KELVIN

3.

LEIS FÍSICAS DOS GASES

Os sumários das propriedades dos gases, particularmente a variação da pressão com o volume e a temperatura, são conhecidos como as “Leis dos Gases”. As primeiras medidas confiáveis das propriedades dos gases foram feitas pelo cientista anglo-irlandês Robert Boyle, em 1662, ao estudar o efeito da pressão sobre o volume. Um século e meio depois, um passatempo novo, o uso de balões de ar quente, motivou dois cientistas franceses, Jacques Charles e Joseph-Louis Lussac, a descobrirem outras leis dos gases. Charles e Gay-Lussac descobriram como a temperatura de um gás afeta sua pressão, volume e densidade.

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3.1. Lei de Boyle-Mariotte

Segundo a lei de Boyle-Mariotte quando uma massa constante de

um certo gás, mantida a temperatura constante, é

comprimida(“apertada”), nota-se o seguinte:

 Dobrando a pressão, o volume se reduz a metade;

 Triplicando a pressão, o volume se reduz a um terço; e assim por

diante.

Essa constatação experimental é expressa pela lei de Boyle-Mariotte, válida para as chamadas transformações isotérmicas.

Representação Matemática

P1. V1 = P2. V2

Representação Gráfica

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Quando uma massa constante de um certo gás, mantida a pressão constante, é aquecida, ela se dilata(isto é, seu volume aumenta) e nota-se o seguinte:

 Dobrando a temperatura absoluta (em Kelvins), o volume

dobra;

 Triplicando a temperatura absoluta (em Kelvins), o volume

triplica; e assim por diante.

Essa verificação experimental é expressa pela lei de Gay-Lussac, válida para as chamadas transformações isobáricas.

Representação Matemática

(V1 / T1) = (V2 / T2)

3.3. Lei de Charles

Quando uma massa constante de um certo gás, mantida a volume constante, é aquecida, a pressão do gás aumenta e nota-se que:

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 Dobrando a temperatura absoluta (Kelvins), a pressão dobra;

 Triplicando a temperatura absoluta (Kelvins), a pressão triplica; e

assim por diante.

Esse fato é expresso pela lei de Charles, válida para as chamadas transformações isovolumétricas (ou isocóricas).

Representação Matemática (P1 / T1) = (P2 / T2)

3.4. Equação Geral dos Gases

p·V —— T = constante ou P——1·V1 T1 =P——2·V2 T2

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CNTP

Pressão =1 atm = 760mmHg Temperatura = 0°C = 273K

3.6. Gás Ideal X Gás Real

Na prática, a lei de Boyle não é obedecida com exatidão matemática. Chamamos gás ideal ou gás perfeito ao gás teórico que obedeceria a lei de Boyle com precisão matemática. Na prática, temos os gases reais. Quanto menor for à pressão e maior a temperatura do gás real, mas ele se aproxima do conceito de gás ideal ou perfeito. Podemos dizer que o gás real tende para o gás ideal à medida que a pressão tende para zero e a temperatura tende para o infinito.

4.

TEORIA CINÉTICA DOS GASES

As colisões intermoleculares são perfeitamente elásticas, isto é, ocorrem sem variação da energia cinética total das moléculas. Quando duas moléculas colidem entre si, uma delas pode aumentar a sua energia cinética e a outra diminuir, de tal modo que a soma das energias cinéticas dessas duas moléculas permaneça inalterada. Devido às trocas de energia nas colisões entre as moléculas, numa determinada quantidade de gás, a mesma temperatura, há moléculas com diferentes energias cinéticas.

Para cada temperatura temos uma mesma energia cinética média, mas não a mesma energia cinética para todas as moléculas do gás.

A energia cinética média de um gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta.

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5. DENSIDADE DOS GASES

5.1. Densidade Absoluta

Densidade absoluta ou massa específica de um gás, em determinada pressão e temperatura, é o quociente entre a massa e o volume do gás, nas condições consideradas de pressão e temperatura.

Matematicamente: d=m/v

Em particular: d=M/22,4, nos dá a densidade absoluta do gás, em gramas por litro (g/L), somente nas condições normais.

5.2. Densidade Relativa

Densidade relativa do gás 1 em relação ao gás 2 é o quociente entre as densidades absolutas de 1 e de 2, sendo ambas medidas nas mesmas condições de pressão e temperatura.

6.

DIFUSÃO E EFUSÃO DE GASES (LEI DE GRAHAM)

Difusão é a propriedade de duas ou mais substâncias se misturarem espontaneamente, dando soluções (misturas homogêneas), quando colocadas em presença uma das outras.

Os gases apresentam grande difusibilidade, isto é, dois ou mais gases colocados em presença uns dos outros difundem entre si, dando depois de pouco tempo uma mistura perfeitamente homogênea ou um sistema monofásico. Essa propriedade é explicada pelo fato de as moléculas do gás ou vapor estarem em movimento dentro de um grande vazio.

Efusão é a passagem de um gás por pequenos orifícios.A passagem de um gás por uma parede porosa é uma efusão, pois a parede porosa é um conjunto de pequenos orifícios.

O físico inglês Graham, através de resultados experimentais, enunciou a seguinte lei, em 1846:

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7. REFERÊNCIAS

 Química Série Brasil.Antônio Sardella, Marly Falcone. Ensino Médio. Volume Único. Editora Ática. 2005;

 Fundamentos da Química. Ricardo Feltre. Volume Único. Editora

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 Química Moderna. Geraldo Camargo de Carvalho. Volume Único. Editora Scipione. 2002;

 www.infoescola.com. Acesso em 01 de julho de 2009 às 13h: 50

min;

 WWW.quimicaederivados.com.br. Acesso em 01 de julho de 2009