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Estudo dos Gases

Estudo das relações entre as grandezas macroscópicas dos gases, tais como a pressão, a temperatura e o volume de um gás.
by

Wallisson Alves

on 29 November 2012

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Transcript of Estudo dos Gases

Estudo dos Gases Gás Ideal Para o estudo dos gases, utilizamos um modelo de gás ideal, isto, para simplificarmos o sistema estudado e utilizarmos leis bem conhecidas, como por exemplo, as leis de Newton. O modelo de gás ideal ou perfeito abrange as hipóteses listadas abaixo. I) O gás é constituído de partículas chamadas moléculas.

II) as moléculas executam movimentos desordenados e obedecem às leis de Newton para o movimento.

III) O número total de moléculas é enorme.

IV) O volume das moléculas é uma fração desprezível do volume ocupado pelo gás.

V) sobre as moléculas não agem forças consideráveis, exceto durante as colisões.

VI) As colisões são elásticas e de duração desprezível. É o estudo das relações entre as grandezas macroscópicas dos gases, tais como a pressão, a temperatura e o volume de um gás. Volume de um Gás Os gases têm suas moléculas com uma velocidade muito grande (alta energia cinética), por isso um gás tende a ocupar todo o espaço que lhe é disponível. Podemos dizer, então, com muita segurança, que o volume do gás é o volume do próprio recipiente que o contém.

No SI, a unidade padrão de medida é o metro cúbico (m³), porém é bastante utilizada também o litro (L).
Conversão: 1m³ = 1 000 L Pressão de um Gás Bem... as moléculas estão sempre agitadas no estado gasoso, fazendo com que ocorra um choque entre as moléculas do gás e o recipiente, com isso, surge uma pressão nas paredes que é a pressão do gás.
Podemos concluir então que a pressão de um gás é o resultado da colisão das moléculas do gás contra as paredes do recipiente que o contém.

No SI, a unidade padrão de medida é o pascal (Pa). Temperatura de um Gás Pense agora na temperatura e o efeito que ela tem na pressão.
Não é dificil perceber que ambas são diretamente proporcionais.
Ora, se diminuirmos a temperatura, diminuiremos a energia cinética das moléculas. Com pouca velocidade, as moléculas colidem com menos força nas paredes, conseguentemente a pressão também será reduzida.
Mas se aumentarmos a temperatura, esperaremos que a pressão aumente, pois a velocidade das moléculas irá aumentar, e colidirão com mais força nas paredes do recipiente.

A escala termométrica mais comum é o Celsius (°C). Contudo, o SI adota a escala Kelvin (K), mais conhecida como escala absoluta, que será utilizada no estudo dos gases.
Conversão: T = T + 273 Falamos sobre Temperatura, Volume e Pressão de um gás. Estas grandezas físicas são chamadas de Variáveis de Estado de um gás. São estas variáveis de estado que são estudadas nas Transformações Gasosas. K °C Um gás pode passar por três transformações distintas: isotérmica, isobárica ou isovolumétrica. Vejamos por que: Isobárica pressão constante Acontece quando a pressão é constante e o volume e a temperatura variam.
Se aumentarmos a temperatura de um gás e mantivermos constante sua pressão, observaremos um aumento do volume ocupado pelo gás. temperatura constante A temperatura permanece constante e as variáveis são a pressão e o volume.
Quando aumentamos a pressão sobre um gás, o volume ocupado por ele diminui, o que faz com que o produto dessas grandezas seja constante. volume constante Nesse caso o volume permanece constante e a pressão e temperatura é que variam. Um aumento na temperatura de um gás influi no aumento da pressão por ele exercida, de forma que o quociente seja constante. Vi = Vf
Ti Tf _ _ Isotérmica P V = P V i i f f Isovolumétrica P = P
T T _ _ i i f f Equação geral dos gases A partir das equações relacionadas acima, que relatam as três transformações gasosas, as quais apresentam uma mesma constante, podemos obter uma equação que relaciona as três variáveis de estado (V, P e T), quando nelas ocorrem modificações simultâneas.
A equaçao:


é conhecida por Equação geral dos gases e permite, por exemplo, que, conhecendo o volume de um gás x em determinadas condições de temperatura e pressão, possamos determinar seu volume em outras condições de temperatura e pressão P V = P V
T T i i f f f i _ _ 1. Um gás sofre uma expansão sob temperatura constante, o volume ocupado inicialmente pelo gás era 0,5 litros, e no final do processo passou a ser 2 litros. Sabendo que a pressão inicial sob o gás era o normal no ambiente, ou seja, 1 atm, qual a pressão final sob o gás?

Como a temperatura não é modificada durante a transformação, esta é Isotérmica, sendo regida pela equação:
P V = P V

Neste caso não é necessário converter as unidades para o SI pois ambas têm mesma característica, ou seja volume é expresso em litros e pressão em atm, portanto, a pressão final será dada em atm:
P = P V ---> P = 1atm • 0,5L ---> P = 0,25 atm (pressão atmosférica) i i f f i i f _ V f f 2L _____ f 2. Em um tubo aberto ocorre uma grande compressão em um gás que torna o volume ocupado por ele 10 vezes menor. Sendo a temperatura inicial igual a 20°C, qual será a temperatura final?

Como o tubo é aberto, a pressão não pode ser diferente da pressão atmosférica, então a transformação é Isobárica, sendo regida por:

Vi = Vf
Ti Tf
Neste caso não é necessário converter as unidades para o SI pois ambas têm mesma característica:
Tf = Vf • Ti Mas o volume inicial é igual a 10 vezes o volume final:
Vi
Tf = Vf • Ti ---> Tf = 1 • 20°C ---> Tf = 2 °C
10Vf 10 __ __ __ __ __ 4. Uma dada massa de gás perfeito está em um recipiente de volume 8,0 litros, a temperatura de 7,0 °C, exercendo a pressão de 4,0 atm. Reduzindo-se o volume a 6,0 litros e aquecendo-se o gás, a sua pressão passou a ser de 10 atm. Determine a que temperatura o gás foi aquecido.

Antes de aplicar a lei geral dos gases perfeitos, devemos primeiro transformar a temperatura que está em °C para Kelvin:

T = T + 273 ---> T = 7 + 273 ---> T = 280 K

Aplicando a lei geral do geses perfeitos, temos que:

---> T = 280 • 10 • 6 ---> T = 16 800 ---> T = 525 K
4 • 8 32 3. Uma amostra de gaz está armazenada em um recipiente fechado e rígido.A pressão da amostra é de 5 atm a uma temperatura de 250 K. Qual será, aproximadamente a pressão da amostra quando sua temperatura chegar a 410 K ?

Sendo o recipiente fechado e rígido, o gás manterá o seu volume, pois ele assume o volume do recipiente. A transformação é, portanto, isovolumétrica, e podemos aplicar a relação:

P = P ---> P = 5 • 410 ---> P = 2050 ---> P = 8,2 atm
T T 250 250




i i f f f f _ f P V = P V
T T __ __ K K K °C i i i f f f ____ __ f f f _ ___ __
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