As Gases Ideais

GASES

        Um gás é formado por moléculas ou átomos que que se movem caoticamente. Além de existir muito espaço vazio entre essas partículas, a força de ligação entre elas é muito pequena se comparada à força de coesão molecular dos sólidos e dos líquidos. Enquanto o volume de um solido ou de um liquido depende quase exclusivamente da temperatura, o volume de um gás é sensível à temperatura e à pressão aplicada.

        

GÁS IDEAL

        Um gás é ideal quando suas moléculas se acham tão distantes uns dos outros que a força de interação delas é desprezível, ou seja, não se atraem ou repelem. Comporta-se como ideal quando sua temperatura é muito maior que a temperatura crítica para aquele gás e quando a pressão é muito menor que a pressão crítica.

        A exemplo disso, o oxigênio, que tem temperatura critica de -118°C e pressão crítica de 50 atm, se comporta como um gás ideal a superfície terrestre, uma vez que, a temperatura da terra é sempre muito maior que a temperatura crítica do oxigênio, por volta de 25°C, e a pressão é muito menor que que a pressão crítica do elemento supracitado, por volta de 1atm.

        A EQUAÇÃO DE ESTADO DE UM GÁS IDEAL

        A pressão (p), o volume (v) e o e a temperatura (t) de um gás ideal relacionam-se por meio de uma expressão como equação de Clapeyron

p.v = n.r.t

        p= pressão

        v= volume

        n= número de mols

        t= temperatura

        r= constante universal dos gases ideais

OBS: A constante r = 8,314Pa.m3/mol.K ou 0,08207atm.L/mol.K

EXEMPLO:

Usaremos a equação de Clapeyron para calcular a pressão em atm exercida sobre 0,2 mols de oxigênio no interior do balão de 0,5L. A temperatura do gás é de 22°C (295 K).

        TRANSFORMAÇÕES DE ESTADO DE UM GÁS IDEAL

        Entendendo que o gás a ser estudado pode sofrer variações de temperatura, pressão e volume, consideramos os valores iniciais como P1, V1 e T1 e relacionamos com os valores finais P2, V2 e T2 da seguinte forma:

n.r= p1.v1/t1 e n.r= p2.v2/t2;

        Como o número de mols e a constante “r” não variam, igualamos:

p1.v1/t1= p2.v2/t2

        Entretanto, também podemos comparar os estados de gases ideais diferentes ou estados de um mesmo gás cuja massa varia durante a transformação. Nesse caso, como a quantidade de mols inicial será diferente da quantidade de mols final, o “n” não será mais constante, logo igualamos da seguinte forma:

O R=p1.v1/t1.n1= p2.v2/t2.n2

        EXEMPLO:

        Considere que a temperatura do ar de um pneu seja igual a 20°C (293K) e que a pressão foi medida por um manômetro e marque 29,4 PSI (1atm=14,7PSI) e a pressão real do pneu é a soma da pressão manométrica com a pressão atmosférica. Qual será a pressão no pneu se a temperatura subir para 40°C (313K)? Se há 2 mols de ar dentro do pneu, quantos mols devem ser retirados para voltar a temperatura inicial?

        TRANSFORMAÇÃO ISOVOLUMÉTRICA

        Ocorre quando o volume do gás transformado não muda, ou seja, a transformação varia de acordo com a mudança de pressão ou temperatura.

P= n.r/v. t,

 tal que (n.r/v) se torna uma constante positiva (C), ficando assim:

P= C. t

        Em outras palavras, p varia proporcionalmente com t, de forma que, se o gás for aquecido a volume constante até o dobro da temperatura inicial, a pressão p também irá dobrar.

                

TRANSFORMAÇÃO ISOBÁRICA

        Ocorre quando a pressão se mantém constante, e a transformação se da pela variação do volume e da temperatura do gás ideal.