TERMODINÂMICA
Estudo dos gases
X
SAIR
TERMODINÂMICA
A
Termodinâmica
(do
grego
therme
=
calor
e dynamis = movimento) é o ramo da Física que estuda
os efeitos da mudança de temperatura, volume e
pressão, empregados em sistemas físicos em escala
macroscópica.
De uma forma mais simples, a termodinâmica procura
explicar os mecanismos de transferência de energia
térmica a fim de que estes realizem algum tipo de
trabalho.
Ela não trabalha com modelos da microestrutura da
substância e tampouco é capaz de fornecer detalhes
desse tipo de estrutura, mas uma vez que alguns dados
sejam conhecidos, algumas propriedades podem ser
determinadas.
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COREL/CID
JOSÉ GIL/SHUTTERSTOCK
O estado gasoso
1 Estudo dos gases
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Definição
Os
gases
representam
o
estado
físico
da
matéria cujos valores de volume, densidade ou forma
própria não são definidos.
Apresentam alto grau de desordem causado pelo
deslocamento livre das partículas que os constituem
(átomos, moléculas ou íons – geralmente moléculas) e são
objetos de estudos por possuírem grande aplicabilidade no
cotidiano, e por ser a camada material na qual mais
mantemos contato, afinal, normalmente todo o nosso
corpo fica em contato com gases (ar atmosférico).
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Gás e Vapor
A diferença entre gás e vapor é dada a partir da
temperatura crítica.
O vapor é a matéria no estado gasoso, estado esse que
pode ser liquefeito com o aumento da pressão.
Com o gás não ocorre o mesmo.
Ele é um fluido impossível de ser liquefeito com um simples
aumento de pressão. Isso faz com o gás seja diferente do
vapor.
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O estado gasoso
Variáveis de estado
Pressão (p)
Volume (V)
Temperatura (T)
A transformação gasosa ocorre quando pelo menos uma
das variáveis de estado se modifica.
1 Estudo dos gases
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Estados físicos da matéria
Gás
Evaporação
(líquido em gás)
Sublimação
(sólido em
gás ou gás
em sólido)
Condensação
(gás em líquido)
Sólido
Congelamento
(líquido em sólido)
1 Estudo dos gases
Líquido
Fusão (sólido
ou vidro em líquido)
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Gases reais vs gases ideais

Em um gás real, as moléculas não se movimentam de
forma totalmente livre, em razão das forças de interação
existentes entre elas.

Em um gás ideal, só há interação entre as moléculas
quando elas se chocam.
1 Estudo dos gases
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Transformações gasosas

Isotérmicas: a temperatura do sistema permanece
constante.

Isobáricas: a pressão é mantida constante.

Isovolumétricas (isométricas ou isocóricas): o
volume permanece constante.
1 Estudo dos gases
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Transformação isotérmica
DORLING KINDERSLEY/GETTY IMAGES
Lei de Boyle: a pressão exercida por um gás ideal é
inversamente proporcional ao seu volume.
p  V = constante
Considerando o estado inicial A e
final B de um gás ideal sofrendo
uma transformação isotérmica,
temos:
pA  VA = pB  VB
1 Estudo dos gases
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Transformação isotérmica
3p
p
T
T
3V
V
1 Estudo dos gases
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Transformação isotérmica
Isotermas
p
T3
T2
T1
V
1 Estudo dos gases
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DORLING KINDERSLEY/GETTY IMAGES
Transformação isobárica
Experimento de Joseph-Louis
Gay-Lussac para transformações
a pressão constante
1 Estudo dos gases
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Transformação isobárica
Lei de Charles e Gay-Lussac: o volume ocupado por um
gás é diretamente proporcional a sua temperatura absoluta
(em kelvins).
V=kT
(k = constante)
Considerando o estado inicial A e final B de um gás ideal
sofrendo uma transformação isobárica, temos:
1 Estudo dos gases
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Dilatação dos gases
Diferentemente de líquidos e sólidos, todos os gases têm o
mesmo coeficiente de dilatação volumétrica.
1 Estudo dos gases
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Tubo de vidro
Manômetro
1 Estudo dos gases
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DORLING KINDERSLEY
Transformação isovolumétrica
Transformação isovolumétrica
Lei de Charles para transformações a volume
constante: a pressão do gás é diretamente proporcional a
sua temperatura absoluta (em kelvins):
p=kT
(k = constante)
Considerando o estado inicial A e final B de um gás ideal
sofrendo uma transformação isobárica, temos:
1 Estudo dos gases
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Equação de um gás ideal
X
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Alteração simultânea das três variáveis de
estado de um gás

Número de Avogadro: 6,023  1023

Mol: 1 mol contém 6,023  1023 partículas (átomos,
moléculas, elétrons etc.)

Massa molar (M): a massa de 1 mol de moléculas,
medida em gramas.

Número de mols (n):
2 Equação de um gás ideal
n= m
M
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Analisando a densidade e a massa molar
Sob pressão e temperaturas constantes, a densidade d de
um gás é uma grandeza diretamente proporcional à massa
molar M.
MB =
mB =
2 Equação de um gás ideal
1
3
1
3
MA
mA
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Analisando as transformações isobáricas
Sob pressão constante, a densidade de um sistema gasoso
é uma grandeza inversamente proporcional à temperatura
do sistema.
2 Equação de um gás ideal
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Analisando as transformações isotérmicas
Sob temperatura constante, a densidade de um sistema
gasoso é uma grandeza diretamente proporcional à pressão
do sistema.
2 Equação de um gás ideal
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Equação de Clapeyron
As variáveis de estado pressão (p), volume (V ) e
temperatura (T ) de uma massa de gás ideal contendo n
mols de gás estão relacionadas pela equação de estado dos
gases perfeitos (ou ideais):
pV=nRT
2 Equação de um gás ideal
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Lei geral dos gases ideais (ou perfeitos)
Igualando I e II, chegamos à lei geral dos gases ideais:
2 Equação de um gás ideal
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