Estudo dos Gases
O cientista inglês Van helmont (1577-1644), para
caracterizar o estado gasoso, utilizou a palavra
grega chaos.
Esta palavra foi usada para descrever o estado
inicial dos elementos, antes da “criação” do
mundo: a desordem antes da ordem
Chaos = caos
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A maioria dos gases são compostos moleculares,
com exceção dos gases nobres, que são
formados por átomos isolados
As principais características físicas dos gases são
a sua grande compressibilidade e extraordinária
capacidade de expansão. Não possuem volume
fixo e são miscíveis entre si a qualquer
proporção.
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Características:
Alto grau de liberdade (porém desordenado)
entre as moléculas, não possuindo praticamente
interação entre elas.
-Sua
pressão é proporcional ao número de
choques na parede do recipiente que o contém,
que aumenta com o aumento da temperatura.
“o gás que apresenta estas características
chamamos de gás ideal ou gás perfeito.”
TEORIA CINÉTICA DOS GASES
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As moléculas de um gás estão em
contínuo movimento e separadas por
grandes espaços vazios.
O movimento das moléculas ocorre ao
acaso e em todas as direções e sentidos.
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A pressão do gás é resultante das colisões das
moléculas contra as paredes do recipiente.
Estas colisões e as colisões entre as moléculas são
elásticas (sem perda de energia)
As moléculas são livres em seu movimento, ou
seja, não existe atração entre as moléculas.
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Variáveis de estado dos gases
Pressão (P): é a relação entre a força exercida na
direção perpendicular, sobre uma dada superfície,
e a área da superfície.
Pressão atmosférica = 1 atm = 760 mmHg
Volume (V): espaço ocupado pela matéria.
Cubo: comprimento x altura x largura
m3
dm3 ou L
Cm3 ou mL
1000 dm3 ou 1000 L
1 dm3 ou 1 L
0,001 dm3 ou 0,001 L
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Variáveis de estado dos gases
Temperatura (T): Os valores de temperatura são
determinados por termômetros, cuja graduação é
denominada escala termométrica. A escala
recomendada pelo SI e a escala Kelvin.
TK = T°C + 273
1) Transforme 26°C para escala Kelvin.
TK = T°C + 273 → TK = 26 + 273 = 299
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Transformações gasosas
Lei de Boyle: Para uma massa fixa de gás, mantida a
temperatura constante (transformação isotérmica),
o volume ocupado pelo gás é inversamente
proporcional à pressão exercida. Matematicamente,
duas grandezas são inversamente proporcionais
quando seu produto é constante.
Assim, temos:
Lei de Boyle: PV =K
Então:
PiVi = PfVf
RELAÇÃO ENTRE PRESSÃO E VOLUME
Em temperatura constante quanto maior for a pressão,
menor será o volume ocupado pela massa gasosa.
Lei de Boyle-Mariotte : P1 V1 = P2 V2
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Transformações gasosas
Lei Charles/Gay lussac: Para uma massa fixa de gás,
mantida a Pressão constante (transformação
isobárica), o volume ocupado pelo gás é
diretamente proporcional à temperatura absoluta.
Matematicamente, duas grandezas são diretamente
proporcionais quando seu quociente é uma
constante.
Assim, temos:
Lei de charles: V/T = K
Então:
Vi/Ti = Vf/Tf
RELAÇÃO ENTRE TEMPERATURA E VOLUME
A pressão constante, quanto maior a temperatura
maior o volume ocupado pelo gás.
Lei de Charles/Gay-Lussac : V1 / T1 = V2 / T2
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Transformações gasosas
Lei Gay lussac: Para uma massa fixa de gás, mantida
a volume constante (transformação isocórica), a
pressão exercida pelo
gás é
diretamente
proporcional
à
temperatura
absoluta.
Assim, temos:
Lei de Gay lussac : P/T = K
Então:
Pi/Ti = Pf/Tf
A volume constante, quanto maior a temperatura
maior a pressão exercida pelo gás.
Lei de Charles/Gay-Lussac : P1 / T1 = P2 / T2
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Equação geral dos gases
A partir da equações que relacionam as três
transformações gasosas de uma massa fixa de gás
PV =K, V/T = K, e P/T = K,
as quais apresentam um mesmo valor de K,
podemos obter uma equação que relacione as três
variáveis de estado ( P, V e T) quando nelas ocorrem
modificações simultâneas.
Logo:
PiVi/Ti = PfVf/Tf
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Equação geral dos gases
A partir da equações que relacionam as três
transformações gasosas de uma massa fixa de gás
PV =K, V/T = K, e P/T = K,
as quais apresentam um mesmo valor de K,
podemos obter uma equação que relacione as três
variáveis de estado ( P, V e T) quando nelas ocorrem
modificações simultâneas.
Então:
PV/T = K
Logo:
PiVi/Ti = PfVf/Tf
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Equação de clapeyron
Para 1 mol de qualquer gás
PV/T = R
O valor de R nas CNTP pode, então , ser calculado:
P = 1 atm, T = 273°C e V = 22,4 L
PV/T = R = 0,082 atm.L.mol-1.K-1
Genericamente, para um número qualquer de mol
(n), temos:
PV/T = nR → PV = nRT