RECIFE
Colégio Salesiano Sagrado Coração
Aluna(o): _____________________________________________ Nº: _________ Turma: 3º ano ________
Recife, ______ de ________________ de 2013
Disciplina:
Química
Professor:
Eber Barbosa
Comportamento Físico dos Gases
3ª Parte
]
01 – Energia Cinética Média dos Gases
Vamos considerar que todo gás é formado por partículas minúsculas (átomos, moléculas, íons) em
movimento livre, desordenado e com alta velocidade.
Estando em movimento, as partículas possuem uma certa energia cinética que depende da massa e da
velocidade da partícula.
2
Ec = ½ mv
Para uma determinada quantidade de mols de gás, muito embora suas partículas tenham a mesma massa
em uma dada temperatura, ainda assim cada uma das moléculas poderá ter velocidades diferentes e, portanto, energias
cinéticas diferentes num dado instante. Porém ao se considerar velocidade média e energia cinética média das
partículas, todas as moléculas (partículas do gás) apresentarão a mesma velocidade média e mesma energia cinética
média em uma mesma temperatura.
A teoria cinética diz que “a energia cinética média das partículas contidas em uma determinada
quantidade de mols de gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta (que em linguagem moderna deve ser
chamada de temperatura termodinâmica)”.
Ecmédia = K . T
Expressão válida para uma quantidade constante
de mols de gás, independente do gás.
Segundo essa expressão, em uma mesma temperatura as moléculas de determinado gás não terão a
mesma energia, as moléculas terão a mesma energia cinética média .
Energia Cinética Para Gases Diferentes
Tomando por base a lei:
Ec = 3/2 . n . R . T
Percebemos que a energia cinética média das moléculas contidas em determinada massa gasosa não
depende da natureza do gás. A energia cinética média depende da quantidade de mols de gás (não importa
qual é o gás). Dessa forma podemos concluir que...
 Para gases diferentes à mesma temperatura.... gás com maior quantidade de mols = maior energia cinética média.
gás com menor quantidade de mols = menor energia cinética média.
Mesmo sem saber qual o gás com
maior ou menor massa.
 Para gases diferentes com mesma quantidade de mols... gás com maior temperatura = maior energia cinética média.
gás com menor temperatura = menor energia cinética média.
Comportamento Físico dos Gases – 3ª Parte
299
02 –Propagação das Massas Gasosas
O estuda da propagação da matéria gasosa concentra-se na análise de dois fenômenos: a difusão e a
efusão.
2.A – Difusão Gasosa
Difusão gasosa é a disseminação de um gás pelo interior de
outro gás.
Vimos no estudo da teoria cinética dos gases que as partículas
gasosas estão em movimento contínuo e muito rápido. Esse movimento faz
com que dois ou mais gases se misturem rapidamente, dando sempre
origem a uma mistura homogênea.
Um caso clássico de difusão em nosso cotidiano ocorre
quando sentimos o cheiro de um perfume. Nesse caso quando espalhamos
o perfume em nosso braço algumas moléculas se soltam de nossa pele
umedecida pelo perfume e se propagam (difundem-se) pelo ar ou então ao
abrirmos um frasco de determinada essência algumas de suas moléculas
escapam do frasco e se espalham difundindo-se pelo ar.
2.B – Efusão Gasosa
Ec =
1
mv2
2
A efusão gasosa é passagem de um gás através de pequenos orifícios.
Em 1829, o cientista Thomas Graham, estudando o “vazamento” dos gases através de pequenos orifícios
(ou de paredes porosas)—fenômeno denominado efusão de gases, que é um caso particular da difusão gasosa —,
enunciou:
Em condições idênticas, as velocidades de difusão e efusão de dois gases são inversamente
proporcionais às raízes quadradas de suas densidades absolutas (ou massas molares).
Por condições idênticas entenda-se mesma temperatura, mesma pressão, mesma secção transversal do
orifício pelo qual os gases se propagam, dentre outras variáveis que, não sendo mencionadas no texto em discussão, são
consideradas também idênticas para os gases em análise.
Matematicamente falando temos a Lei de Graham:
Tradução da fórmula:
V1
=
V2
M2
V1
ou
V2
M1
Quanto mais pesado for o
gás, menor será sua
velocidade de difusão e
efusão.
d2
=
d1
Dedução da Lei de Graham
Considere mesma quantidade de mols de dois gases distintos submetidos às mesmas condições de
temperatura e pressão, atravessando tubulações idênticas...
Ecgás1 = Ecgás2
1
1
2
M .v 2
2 1 1 = 2 M2 . v2
2
V1
V22
Gas1
Ecgás1 = 3/2 . ngás1 . R . Tgás1
Gas2
Ecgás2 = 3/2 . ngás2 . R . Tgás2
M2
=
M1
Ec =
V1
V2
300
Sendo n, R e T iguais para os
dois gases, concluímos que
também são as mesmas suas
energias cinéticas...
=
M2
M1
1
m.v2
2
será a massa
molar (M)
Comportamento Físico dos Gases – 3ª Parte
Testes de
Vestibulares
01 – (UPE – Tradicional/2012) Dois chumaços de algodão, I e II, embebidos com soluções de ácido clorídrico, HCℓ, e
amônia, NH3, respectivamente, são colocados nas extremidades de um tubo de vidro mantido fixo na horizontal por
um suporte, conforme representação abaixo. Após um certo tempo, um anel branco, III, forma-se próximo ao
chumaço de algodão I.
Dados: massas molares, H = 1g/mol; Cℓ = 35,5 g/mol; N = 14 g/mol.
Baseando-se nessas informações e no esquema experimental, analise as seguintes afirmações:
I. O anel branco forma-se mais próximo do HCℓ, porque este é um ácido forte, e NH3 é uma base fraca.
II. O anel branco formado é o NH4Cℓ sólido, resultado da reação química entre HCℓ e NH3 gasosos.
III. O HCℓ é um gás mais leve que NH3, logo se movimenta mais lentamente, por isso o anel branco está mais próximo
do ácido clorídrico.
Está CORRETO o que se afirma em
a) II.
b) III.
c) I e II.
d) I e III.
e) II e III.
02 – (UFPE – 1a fase/97) É comum se ouvir a seguinte afirmativa: “enfiando-se o cabo de uma colher e equilibrando-se a
mesma na boca de uma garrafa de refrigerante, o gás não escapa”. Com relação a esta afirmativa, qual das
alternativas abaixo é correta?
a)
b)
c)
d)
e)
O gás não escapa porque a colher obstrui parcialmente o gargalo da garrafa.
As moléculas do gás são atraídas e retiradas pelo metal da colher e depois retornam ao líquido.
A pressão de vapor do líquido diminui com a presença do metal e o gás não escapa.
A pressão do ar entre a superfície do líquido e a boca da garrafa aumenta e o gás não escapa.
A afirmativa não é verdadeira, pois não há razão para o gás não escapar.
03 – (UPE – Quí. I/2011) Em relação à teoria cinética molecular dos gases, é CORRETO afirmar que
a) a energia cinética média de um conjunto de moléculas de um gás depende, apenas e exclusivamente, das massas
das moléculas desse gás.
b) quando quadruplicamos a temperatura absoluta de um conjunto de moléculas de um gás, suas moléculas terão
velocidade média quadruplicada.
c) quanto maiores as interações entre as moléculas de um gás, mais rigorosamente ele se comportará como um gás
ideal.
d) numa mesma temperatura, independentemente das massas molares de cada gás, as moléculas têm energias
cinéticas médias iguais.
e) as colisões entre moléculas de um gás perfeito com as paredes do recipiente que as contém são inelásticas para
qualquer tipo de gás ideal.
Comportamento Físico dos Gases – 3ª Parte
301
04 – (UNICAP – Qui. II/97) Para marcar o cartão, multiplique por dois a resposta encontrada.
Dois gases X e Y são introduzidos, simultaneamente, num tubo de vidro de comprimento igual a 120 cm. A 80 cm do
ponto A, eles se encontram. Sabendo-se que Y é o gás SO2, determine a massa molecular de X.
(Dados: O = 16 u; S = 32 u)
Y
X
A
B
120 cm
05 – (Unicap – Quí. II/2001) Hélio gasoso e dióxido de enxofre gasoso são introduzidos num tubo de 50 cm, num mesmo
instante, como mostra a figura abaixo. A que distância, em centímetros, do ponto A eles irão se encontrar ?
(Massas molares em g/mol: He = 4; O = 16 e S = 32)
He
SO2
50 cm
A
B
06 – (UPE – Quí. I/2004) A velocidade de efusão de um gás “X” é duas vezes maior que a do anidrido sulfuroso nas
mesmas condições de temperatura e pressão. Em relação ao gás “X”, é correto afirmar que...
(S = 32u; O = 16u; He = 4u; N = 6,02x1023)
a)
b)
c)
d)
e)
Sua massa molar é 32g/mol.
64g/6,02 x 1023 corresponde à massa em gramas de uma molécula do gás.
As moléculas do gás hélio são duas vezes mais rápidas que as moléculas do gás “X”, à mesma temperatura e
pressão.
O gás “X” é 8 vezes mais denso que o gás hélio.
1,505 x 1023 moléculas de gás “X” têm massa igual a 3,01 x 1023 moléculas de He.
07 – (UFPE – 1a fase/95) Dois cilindros de aço de mesmo volume contêm massas iguais de oxigênio (massa molar 32
g/mol) e nitrogênio (massa molar 28 g/mol) gasosos, à mesma temperatura. Assinale a alternativa falsa:
a)
b)
c)
d)
e)
A pressão no cilindro de nitrogênio é maior.
A velocidade média das moléculas de oxigênio é menor.
Existem mais moléculas no cilindro de nitrogênio.
A energia cinética média das moléculas de oxigênio é menor.
A densidade nos dois cilindros é a mesma.
08 – (UFPE – 2a fase/2013) O metano (CH4, massa molar 16 g mol–1) é considerado um gás estufa, pois pode contribuir
para aumentar a temperatura da atmosfera, que, por sua vez, é composta praticamente por 75% em massa de
dinitrogênio (N2, massa molar 28 g mol–1) e 25% em massa de dioxigênio (O2, massa molar 32 g mol–1). Considerando
gases ideais na mesma temperatura, analise as proposições a seguir.
I
0
1
2
II
0 A uma mesma pressão, 16 g de CH4 ocupa o mesmo volume que 28 g de N2.
1 Na atmosfera, a pressão parcial de N2 é três vezes menor que a pressão parcial de O2.
2 Num recipiente com volume constante contendo a mesma massa de CH4 e de O2, a pressão parcial de CH4 é
duas vezes maior que a pressão parcial de O2.
3 3 A energia cinética média de um mol de N2 é 7/8 menor que a de um mol de O2.
4 4 Um mol de CH4 tem 5/2 vezes mais energia potencial que um mol de N2.
09 – A velocidade de efusão do hélio (He) através de um orifício é 8 L por minuto. Qual a velocidade de efusão do metano
(CH4) através do mesmo orifício e nas mesmas condições de pressão e temperatura?
302
Comportamento Físico dos Gases – 3ª Parte
10 – (Mackenzie–SP) A velocidade de difusão do gás hidrogênio é igual a 27 km/min, em determinadas condições de
pressão e temperatura (massas atômicas: H = 1; O = 16). Nas mesmas condições, a velocidade de difusão do gás
oxigênio em km/h é de:
a) 4 km/h
b) 108 km/h
c) 405 km/h
d) 240 km/h
e) 960 km/h
11 – (UFSE) Dentre os gases abaixo, nas mesmas condições, o que se difunde mais rapidamente é:
a) o monóxido de carbono.
b) a amônia.
c) ozônio.
d) o nitrogênio.
e) o hidrogênio.
12 – (UFBA) Numa sala fechada, foram abertos ao mesmo tempo três frascos que continham, respectivamente, gás
amoníaco (NH3), dióxido de enxofre (SO2) e sulfeto de hidrogênio (H2S). Uma pessoa que estava na sala, a igual
distância dos três frascos, sentiu o efeito desses gases na seguinte ordem:
a) H2S, NH3 e SO2
b) H2S, SO2 e NH3
c) NH3, H2S e SO2
d) NH3, SO2 e H2S
e) SO2, NH3 e H2S
13 – Um gás está a 27 °C. A que temperatura a velocidade média de suas moléculas irá duplicar?
14 – (Uece) Nas mesmas condições de pressão e temperatura, um gás X atravessa um pequeno orifício a uma velocidade
três vezes menor que o hélio. A massa molecular de X é:
a) 30
b) 32
c) 36
d) 40
15 – (Mackenzie–SP) Um recipiente com orifício circular contém os gases y e z. O peso molecular do gás y é 4,0 e o peso
molecular do gás z é 36,0. A velocidade de escoamento do gás y será maior em relação à do gás z:
a) 3 vezes
b) 8 vezes
c) 9 vezes
d) 10 vezes
e) 12 vezes
16 – Certo volume de hidrogênio demora 30 min para atravessar uma parede porosa. Qual o tempo empregado pelo
mesmo volume de oxigênio na travessia da mesma parede e nas mesmas condições de pressão e temperatura?
(Massas atômicas: H = 1; O = 16)
17 – (Uece) Dois gases, H2 e SO2, são colocados nas extremidades opostas de um tubo de 94,1 cm. O tubo é fechado,
aquecido até 1.200 °C e os gases se difundem dentro do tubo. A reação que se processa no momento em que os gases
se encontram é:
3 H2(g) + SO2(g)

H2S(g) + 2 H2O(g)
O ponto do tubo onde se inicia a reação está a:
a) 14,1 cm do local onde foi colocado o gás H2.
b) 20 cm do local onde foi colocado o gás SO2.
c) 18,6 cm do local onde foi colocado o gás SO2.
d) 80 cm do local onde foi colocado o gás H2.
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303
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Gabarito do Capítulo:
Comportamento Físico do Gases
3ª Parte (17 questões)
Gabarito de: Gases – Parte II
N
o
01
02
03
04
05
o
Resposta
N
A
E
D
32
40
06
07
08
09
10
Resposta
N
C
Covest = D*
VFVFF
4 L/min
C
o
Resposta
11
E
12
C
13
C
14 1200K ou 927K
15
C
N
o
16
17
Resposta
120min ou 2h
D
*Questão 07 = não há resposta.
Comunique-se com seu professor:
304
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