QUÍMICA
O gás ideal
As equações que utilizamos para estudar o comportamento
dos gases nunca fornecem valores exatos. Na tentativa de
nos aproximarmos mais do valor exato, estabelecemos
condições ou características de operação de um gás.
Assim, dizemos que um gás ideal para aplicação das
Características de um gás ideal
1. Possuir baixa densidade;2. Encontrar-se acima da temperatura crítica;
3. Ter moléculas que se movem desordenadamente distantes umas das outras;
4. Possuir moléculas que colidem eventualmente umas com as outras e com as paredes do recipiente, sendo esta colisão perfeitamente
Estudos de Robert Boyle e Edme Mariotte
A coluna de mercúrio do lado direito indicava a pressão exercida sobre o gás.
Após uma variação de pressão, Boyle aguardava o equilíbrio térmico do gás com o ambiente e em seguida efetuava a medida do volume do gás aprisionado.
Se admitirmos que a temperatura do gás não se altera será possível analisar a correspondência entre Pressão (P) e Volume (V) do gás (veja tabela).
Pelo fato da temperatura ser constante, essa TRANSFORMAÇÃO é denominada ISOTÉRMICA.
P (cmHg) V(cm³) P.V
76 30
114 20 152 15
A tabela registra os valores de pressão do gás e volume correspondente. Ao marcar os valores em um gráfico, tem-se uma curva denominada ISOTERMA. Quanto mais afastada dos eixos P e V, a isoterma indicará uma temperatura maior.
Boyle observou que o produto da Pressão P pelo Volume V era constante.
2280 2280 2280
Trabalhos de Charles e Gay Lussac
Em suas experiências, realizaram, de forma independente, medidas do volume e da temperatura de um gás, mantendo suapressão constante (TRANSFORMAÇÃO ISOBÁRICA).
2 2 1 1
T
V
T
V
Constatou que a variação do volume era diretamente proporcional à variação da temperatura. Assim, a razão entre Volume e Temperatura era constante.
Se mantivermos o volume constante e variarmos a temperatura e a pressão do gás, teremos uma TRANSFORMAÇÃO ISOCÓRICA OU ISOVOLUMÉTRICA. 2 2 1 1
T
P
T
P
Observamos que a variação da pressão é diretamente proporcional à variação da temperatura. Assim, a razão entre Pressão e Temperatura é constante.
2 2 1 1
.V
P
.V
P
2 2 1 1T
P
T
P
2 2 1 1T
V
T
V
constante
T
.V
P
T
.V
P
2 2 2 1 1 1
É a junção das equações de Boyle-Mariotte e
Paul Emile Clapeyron
A Lei Geral dos Gases é válida para um gás, cuja massa é constante.
O Físico francês Clapeyron estudou o comportamento de massas diferentes e gases diferentes. Ele concluiu que a constante da Lei Geral era proporcional ao número de moléculas do gás.
n.R
T
P.V
Onde n é o número de molsde moléculas e R é uma constante válida para todos os gases.Por isso, R é denominada
Constante Universal dos Gases.
K
mol
J
R
K
mol
L
atm
R
.
31
,
8
ou
.
.
082
,
0
n.R.T
P.V
Equação de Clapeyron
ATENÇÃO: As equações para estudo dos gases são válidas apenas para temperaturas absolutas. Portanto, você deve trabalhar sempre com temperaturas na escala Kelvin.
O pneu de um automóvel foi regulado de forma
a
manter uma pressão interna de 21 libras-força por
polegada quadrada (lb/pol²), a uma temperatura de
14°C. Durante o movimento do automóvel, no entanto,
a temperatura do pneu elevou-se a 55°C. Determine a
pressão
interna
correspondente,
em
lb/pol²,
Com base no gráfico a seguir, que representa uma transformação isovolumétrica de um gás ideal, podemos afirmar que, no estado B, a temperatura é de: a) 273 K; b) 293 K; c) 313 K; d) 586 K; e) 595 K. P(N/m²) 20 T( ºC) 4 2 B A
O
estado
de
um
gás
perfeito
é
caracterizado
pelas variáveis de estado.
Quais
são
elas?
Quais
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
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
Um mergulhador, em um lago, solta uma bolha de ar de volume V a 5,0 m de profundidade. A bolha sobe até a superfície, onde a pressão é a pressão atmosférica. Considere que a temperatura da bolha
permanece constante e que a pressão aumenta cerca de 1,0 atm a cada 10 m de profundidade. Nesse caso, o valor do volume da bolha na superfície é, aproximadamente,
a) 0,67 V b) 1,5 V c) 2,0 V d) 0,50 V
