ESTADO GASOSO
CARACTERÍSTICAS
• movimento caótico das moléculas, que
estão em alta velocidade.
• moléculas muito pequenas, se comparadas
com a distância entre elas.
• há colisões elásticas das moléculas entre
si e com as paredes do recipiente.
ESTADO GASOSO
•Um dos estados físicos da matéria, com mais
energia
•Não possui forma nem volume definido.
•Apresenta uma estrutura desorganizada.
•É considerado um fluido por suas
propriedades
de
compressibilidade
e
expansibilidade.
No estudo dos gases adota-se um modelo
teórico, simples e que na prática não existe,
com comportamento aproximado ao dos
gases reais. Essa aproximação é cada vez
melhor quanto menor for a pressão e maior
a temperatura. Esse modelo de gás é
denominado de gás perfeito.
Para caracterizar o estado de uma certa
massa
gasosa
é
necessário
o
conhecimento de três grandezas:
a pressão;
 o volume ;
a temperatura.
VARIÁVEIS DE ESTADO
VOLUME (V)
1 L = 1 dm3
1m3 = 1000 L
1L = 1000 cm3
TEMPERATURA (T)
oC + 273 = K
e scala C e lsiu s
o
100 C
tc
PRESSÃO (P)
1 atm = 1 x105 Pa
= 760 mmHg
0 oC
o
-273 C
e scala Ke lvin
373 K
T
273 K
0K
APLICAÇÕES
RELAÇÃO P - T
O que ocorre quando fechamos uma panela
de pressão apenas com ar dentro e a
colocamos no fogo?
Pressão proporcional a Temperatura
RELAÇÃO P - V
Pressão inversamente proporcional ao volume
RELAÇÃO P - n
Imagine um gás num recipiente fechado, à
temperatura constantee. Se aumentarmos o
número de moléculas dentro do recipiente, o
que acontecerá?
P proporcional ao numero de moléculas (n)
LEI DOS GASES- EQUAÇÃO DE CLAYPERON
R = 8,3 Pa. m3/mol.K
Charles’ Law
Transformação isobárica
V/T = cte
P2) O cilindro da figura é fechado por um êmbolo
que pode deslizar sem atrito e está preenchido por
uma certa quantidade de gás que pode ser
considerado como ideal. À temperatura de 30ºC, a
altura h na qual o êmbolo se encontra em
equilíbrio vale 20cm.
Se, mantidas as demais características do sistema,
a temperatura passar a ser 60ºC, o valor de h
variará de, aproximadamente:
A) 5%
C) 20%
E) 100%
B) 10%
D) 50%
Vi/Ti = V/T
A.20/303 = A.h/333
H = 22cm
Aumento de 10%.
Gay-Lussac’s Law
Transformação isocórica
P/T = cte
P
P11) Em um freezer, muitas vezes, é difícil repetir
a abertura da porta, pouco tempo após ter sido
fechada, devido à diminuição da pressão interna.
Essa diminuição ocorre porque o ar que entra, à
temperatura ambiente, é rapidamente resfriado até
a temperatura de operação, em torno de -18ºC.
Considerando um freezer doméstico, de 280L,
bem vedado, em um ambiente a 27ºC e pressão
atmosférica Po, a pressão interna poderia atingir o
valor mínimo de
OBS.: Considere que todo o ar no interior do freezer, no instante em
que a porta é fechada, está à temperatura do ambiente.
A) 35% de Po
B) 50% de Po
C) 67% de Po
D) 85% de Po
E) 95% de Po.
Pi/Ti = P/T
Pi/225 = Po /300
Pi = 225Po/300 = 0,85Po.
Boyle’s Law
Transformação isotérmica
p
V

c
o
n
s
t
a
n
t
(
c
o
n
s
t
a
n
t
t
e
m
p
e
r
a
t
u
r
e
)
Página 65
P1) Uma bomba, para encher pneus de bicicleta,
contém ar à pressão atmosférica de 105 N/m² e será
utilizada para encher um pneu no qual o ar dentro dele
já está a uma pressão de 3.105 N/m². Sabe-se que a
bomba tem comprimento de 42 cm e que no início o
êmbolo está totalmente recuado.
Suponha que o êmbolo seja empurrado lentamente
de forma que o processo possa ser considerado
isotérmico, e que o ar seja um fluido ideal. Uma
vez acionada a bomba, o ar começará a entrar no
pneu depois que o êmbolo tiver sofrido um
deslocamento d, em cm, igual a
(A) 7.
(B) 14.
(C) 21.
(D) 28.
(E) 35.
EQUAÇÃO GERAL DOS GASES
P9) Um gás ideal possui, inicialmente, volume Vo e
encontra-se sob uma pressão Po. O gás passa por
uma transformação isotérmica, ao final da qual o seu
volume torna-se igual a Vo/2. Em seguida, o gás
passa por um, a transformação isobárica, após a qual
o seu volume é 2Vo. Denotando a temperatura
absoluta inicial do gás por To, a sua temperatura
absoluta ao final das duas transformações é igual a:
a) To/4
b) To/2
c) To
d) 2To
e) 4To
P7) Um mergulhador, na superfície de um lago onde a
pressão é de 1atm, enche um balão com ar e então desce a
10m de profundidade. Ao chegar nesta profundidade, ele
mede o volume do balão e vê que este foi reduzido a menos
da metade. Considere que, dentro d’água, uma variação de
10 m na profundidade produz uma variação de 1 atm de
pressão. Se Ts é a temperatura na superfície e Tp a
temperatura a 10m de profundidade, pode-se afirmar que:
a. Ts < Tp
b. Ts = Tp
c. Ts > Tp
d. não é possível fazer a comparação entre as duas
temperaturas com os dados fornecidos
Transformação adiábática
 Processo adiabático (Transformação sem troca de calor)
Q=0
O processo ocorre tão
rapidamente que o
sistema não troca calor
com o exterior.
 Quando sistema passa por uma expansão
adiabática, sua temperatura diminui.
 Quando sistema passa por uma compressão
adiabática, sua temperatura aumenta.
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P17) A figura abaixo mostra o comportamento de n mols
de um gás ideal numa expansão adiabática AB entre as
isotermas TA e TB.
Dado: γ = CP/CV = 5/3
Com base no gráfico,
calcule:
a) A pressão PB.
b) A temperatura TB.
Energia Interna de um Gás
Só depende da temperatura absoluta
(Kelvin) do gás.
3
U  nRT
2
3
U  nRT
2
•U↑=>T↑ =>U+
•U↓=>T↓ =>U•Uconst. => T const. =>ΔU = 0
Cálculo do Trabalho(W)
W=F.d {p=F/A→F=p.A
h
W=p.A.d{V=A.h→A=V/h
V
W=p.V.h {d=h
h
W=p.(Vf – Vi)
V↑→ W+(real. pelo gás)
V↓→W-(real. sobre o gás)
Trabalho pelo Gráfico
p
N
W=A
W
V0
V
V
1a Lei da Termodinâmica
W > 0 → energia mec. que sai do sistema
W < 0 → energia mec. que entra no sistema
Q > 0 → calor que entra no sistema
Q < 0 → calor que sai do sistema
ΔU = U2 – U1
Variação da
Energia
Interna
1a Lei
ΔU = Q - W
W - → Sistema recebe energia
W + → Sistema gasta energia
***Note que o sinal do trabalho recebido é o
contrário do calor recebido.
Q+
(recebido)
W(compressão)
Q(cedido)
Gás
W+ (expansão)
Transformação Isovolumétrica
p AVA pBVB

TA
TB

V = const
p A pB

TA TB
W=0

U = Q- W
P
U = Q
P
P2
P1
T2 >T1
T2<T1
P1
P2
V
V
V
V
Transformação Isotérmica
p AVA pBVB

TA
TB

T = const
pAVA  pBVB
U = 0

U = Q - W
P
P1
Q= W
P
P2
T2 = T1
T2 = T1
P2
P1
W+
WV
V1
V2
V
V2
V1
Transformação Isobárica
p AVA pBVB

TA
TB
U = Q - W
P
VA VB

TA TB

P = const
U, Q e W
variam

U = Q - W
P
T2 < T1
P
P
T2 > T1
W+
W-
V
V1
V2
V2
V1
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F2) Uma certa quantidade de gás ideal é
levada de um estado inicial a um estado final
por três processos distintos, representados no
diagrama PxV da figura a seguir.
O calor e o trabalho associados a cada
processo são, respectivamente, Q1 e W1, Q2 e
W2, Q3 e W3.
Está correto afirmar que:
a) W1 = W2‚ = Wƒ e Q1 = Q2 = Q3
b) W1 < W2 < W3 e Q1 < Q2 < Q3
c) W1 > W2 > W3 e Q1 > Q2 > Q3
d) W1 = W2 = W3 e Q1 < Q2 < Q3
e) W1 > W2 > W3 e Q1 = Q2 = Q3
Transformação Adiabática
Adiabática
p AVA pBVB

TA
TB

P, V e T
variam
p AVA pBVB

TA
TB
Q=0

U = Q - W
P
U = - W
P
P1
T2 < T1
P2
T2 > T1
T1
T2
T1
P1
T2
P2
W-
W+
V
V
V1
V2
V2
V1
P12) Um botijão de cozinha contém gás sob alta pressão.
Ao abrirmos esse botijão, percebemos que o gás escapa
rapidamente para a atmosfera. Como esse processo é
muito rápido, podemos considerá-lo como um processo
adiabático. Considerando que a primeira lei da
termodinâmica é dada por ΔU = Q – W, onde ΔU é a
variação da energia interna do gás, Q é a energia
transferida na forma de calor e W é o trabalho realizado
pelo gás, é correto afirmar que:
a) A pressão do gás aumentou e a temperatura
diminuiu.
b) O trabalho realizado pelo gás foi positivo e a
temperatura do gás não variou.
c) O trabalho realizado pelo gás foi positivo e a
temperatura do gás diminuiu.
d) A pressão do gás aumentou e o trabalho realizado foi
negativo.
TRANSFORMAÇÕES CÍCLICAS
p
p2
A
B
N
W=ACICL
W
p1
D
V0
+
-
C
V
O
V
U=Q - W
Q=W
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P2) Heron de Alexandria, em seu livro
Pneumática, do século I a.C., descreve
máquinas que utilizavam a expansão térmica
do ar para movimentar brinquedos, abrir
portas ou sugar água. Somente no século
XIX, surge o conceito de gás ideal e de
temperatura absoluta. Numa máquina
térmica, uma amostra de gás ideal realiza, em
um ciclo, as transformações indicadas no
diagrama PV.
É possível, então, afirmar:
I - Na transformação de A para B, existe passagem de
energia da vizinhança para a amostra de gás por trabalho.
II - Na transformação de B para C, não existe troca de
energia entre a vizinhança e a amostra de gás por calor.
III - Na transformação de C para A, existe passagem de
energia da vizinhança para a amostra de gás por trabalho.
Está(ão) correta(s)
a) apenas I.
b) apenas II.
c) apenas III.
d) apenas I e II.
e) apenas II e III.
P(atm)
B
A
C
V(L)