FÍSICO-QUÍMICA
LICENCIATURA EM FÍSICA
Prof. Dr. Sérgio Henrique Pezzin
ESTUDO DOS GASES
 Gases
apresentam
propriedades
diferentes dos sólidos e dos líquidos:




bem
não têm volume próprio,
não têm forma própria
apresentam grande compressibilidade e
expansibilidade
a vaporização é acompanhada de um
enorme aumento de volume.
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GASES IDEAIS
 Modelo
gasoso: a teoria cinética dos gases.

As moléculas de um gás estão em contínuo
movimento e separadas entre si por grandes
espaços vazios em relação ao tamanho delas.

As moléculas são completamente livres em
seu movimento e as colisões intermoleculares
são perfeitamente elásticas.
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VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS

O estado de um gás é definido pelas grandezas físicas
pressão, volume e temperatura.

Assim, se conhecemos a pressão (p), o volume (V) e a
temperatura (T) em que um gás se encontra num
determinado momento, dizemos que seu estado é
definido.

Se pelo menos uma dessas grandezas variar, o gás já
estará em outro estado. Por isso p, V e T são
denominadas variáveis (funções) de estado.
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VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS
 Volume
(V):

expressa o espaço ocupado pelo gás.

O volume do gás é medido pelo volume do
recipiente que o contém.

As unidades usuais de medida são o metro
cúbico (m3), o litro (L), igual a 1 dm3, e o
mililitro (mL), igual a 1 cm3.
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VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS


Pressão (p) de um gás:

resulta da colisão das moléculas contra as paredes do
recipiente.

É a força por unidade de superfície (P = F/A) exercida
pelas moléculas do gás contra a parede do recipiente
onde está contido.

Unidade SI: Pascal (Pa), igual a 1 N / m2.
Outras unidades: atmosferas (atm), milímetros de
mercúrio (mmHg) e torricelli (torr).
1 atm = 760 mmHg = 760 torr » 105 Pa
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VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS
 Temperatura

(T) de um gás:

é uma medida do seu estado de agitação
molecular e da energia associada ao
movimento dessas partículas.

medida em Kelvin (K) ou graus Celsius (oC).
0 K (zero absoluto) = -273oC
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VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS
 Condições
normais
pressão (CNTP)
de
temperatura
e

T = 0oC ou 273 K – “temperatura normal”

p = 1,00 atm ou 760 mmHg – “pressão normal”

Quando estas condições são satisfeitas,
dizemos que o gás está nas condições
normais de temperatura e pressão (CNTP).
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LEI DE BOYLE
 TRANSFORMAÇÃO
ISOTÉRMICA:

Para T constante, o volume ocupado por
uma quantidade fixa de um gás é
inversamente proporcional à sua pressão.

p1V1 = p2V2
ou
pV = K
LEIS DE CHARLES E GAY-LUSSAC
 TRANSFORMAÇÃO
ISOCÓRICA
(ISOMÉTRICA OU ISOVOLUMÉTRICA):

Para V constante, a pressão de uma
massa fixa de gás é diretamente
proporcional à temperatura absoluta do
gás.

p1/T1 = p2/T2
ou
p/T = K
LEIS DE CHARLES E GAY-LUSSAC

TRANSFORMAÇÃO ISOBÁRICA:

Para P constante, o volume de uma massa fixa
de gás é diretamente proporcional à temperatura
absoluta do gás.
V1/T1 = V2/T2

ou
V/T = K
A partir destas leis é possível chegar à equação
geral dos gases ideais:
p1V1/T1 = p2V2/T2
VOLUME MOLAR
É
o volume ocupado por um mol de
moléculas de uma substância.
 Hipótese


de Avogadro
Volumes iguais de gases diferentes, medidos nas
mesmas p e T, têm o mesmo número de
moléculas.
PARA GASES IDEAIS:
 1 mol de moléculas de qualquer substância no
estado gasoso ocupa o volume de 22,4 L nas
CNTP.
EQUAÇÃO DE ESTADO DO GÁS IDEAL
 EQUAÇÃO
DE CLAPEYRON:
pV = nRT


n = número de mols
R = constante universal dos gases.


Esta constante R é a constante K, da equação geral dos
gases ideais, no caso particular da quantidade do gás
ser igual a 1 mol.
Valores de R: 0,082 atm.L.mol-1.K-1
62,3 mmHg.L.mol-1.K-1
GASES REAIS
 Interações
Moleculares
 PV=nRT
funciona perfeitamente com
 P < 1 atm e
 T >> Tcond



pressão baixa reduz a probabilidade de colisões
entre as moléculas
alta T aumenta a velocidade das moléculas, ou
seja, diminui as interações intermoleculares
uma molécula com alta velocidade (elevada Ec),
passa por outra molécula sem sofrer desvios
consideráveis ou atrações.
GASES REAIS
 Fator

de compressibilidade
Há uma grandeza chamada fator de compressibilidade
(z) que podemos expressar por:
GASES REAIS

Para gases ideais,
Z = 1 sob quaisquer
T, V e p.

Experimentalmente,
Z desvia-se de 1 a
p altas e T baixas
GASES REAIS

Equação do Virial

pVm = RT(1 + B´p + C´p2 + ...)

pVm = RT (1+ B/Vm + C/Vm2 + ...)

B e C são coeficientes viriais
Tabela: Constantes de van der Waals
Fluído Supercrítico: passa da região de líquido para a
região de gás sem atravessar a fronteira que representa a
transição de fases, isto é, a mudança ocorre continuamente,
sem a identificação de duas fases coexistindo.
Exercícios
1- Um mol de CO2 , a 27,5 C ocupa 137,69 cm3. Se gás
obedece a equação de van der Waals, qual é a pressão
em Pa.
2- Calcule a pressão exercida por 1,0 mol de H2S,
comportando-se como : (a) um gás perfeito, (b) um gás
de van der Waals, quando está confinado nas seguintes
condições: (i) a 273,15 K em 22,4 L (ii) a 500 K em
150cm3.
a= 4,484 atm L2 mol-2 ; b= 4,34x10-2 L.mol-1
GASES REAIS