Introdução as propriedades dos gases

Propriedade dos gases – Material elaborado pela Prof. Dra. Silvana Guilardi e modificado pelo Prof. Dr. Eduardo de Faria Franca

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA

INSTITUTO DE QUÍMICA

Curso: Química Industrial

DISCIPLINA: Físico-Química 1 – GQB035

Prof. Dr. Eduardo de Faria Franca

1º Semestre de 2016

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I. INTRODUÇÃO I.1- A natureza da Físico-Química

QUÍMICA é a ciência que estuda a matéria e suas transformações. A FÍSICO-QUÍMICA está relacionada aos princípios físicos sobre os quais a química se fundamenta. Ela fornece o arcabouço básico para todos os outros ramos da química – para a química inorgânica, a química orgânica, a bioquímica, a geoquímica e a engenharia química. Ela também fornece a base dos métodos modernos de análise, a determinação de estruturas e a elucidação da maneira pela qual as reações químicas ocorrem. A Físico-química tem por objetivo a descrição dos sistemas materiais e de suas transformações, do ponto de vista: MACROSCÓPICO e MICROSCÓPICO.

I.2- Estado Físico

O estado físico de uma amostra de uma substância é descrito em termos de sua forma física (gás, líquido ou sólido), do volume, da pressão, da temperatura e da quantidade de substância presente. Duas amostras de uma substância que têm as mesmas propriedades físicas estão no mesmo estado. A massa (m) de uma substância é uma medida da quantidade de matéria que ela contém (unidade SI: kilograma – kg). O Volume (V) de uma amostra é a quantidade de espaço que ela ocupa (unidade SI: metros cúbicos – m3). I.3- Pressão A pressão (P) é a força dividida pela área (A) sobre a qual a força é aplicada:

A F P  Quanto maior for a força que atua sobre uma área, maior será a pressão.

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Unidade SI de força: Newton (N), definido como a força requerida para produzir uma aceleração de 1 m s-2 a uma massa de 1 kg  1 N = 1 kg m s-2. Unidade SI de Pressão: Pascal (Pa), definido como 1 newton por metro quadrado 1 Pa = 1 N m-2 = 1 kg m-1 s-2

Tabela 1- Unidades de pressão Nome Símbolo Valor Pascal 1 Pa 1 N m-2 Bar 1 bar 105 Pa = 100 kPa Atmosfera 1 atm 101325 Pa = 101,325 kPa Torr 1 Torr 101325/760 = 133,32...Pa Milímetro de mercúrio 1 mmHg 133,32...Pa

1 atm = 760 Torr

1mmHg = 1,000000142 Torr (exceto em trabalhos de alta precisão, vamos tratar essa duas unidades como idênticas, isto é 1 mmHg = 1 Torr).

Figura 1- BARÔMETRO para medir a pressão atmosférica. Quando a coluna de mercúrio está em equilíbrio mecânico com a atmosfera, a pressão na base da coluna é igual à pressão atmosférica. Então, a altura da coluna de mercúrio é proporcional à pressão externa.

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MANÔMETROS para medir a pressão de uma amostra de gás.

Figura 2- (a) Manômetro de tubo fechado e (b) Manômetro de tubo aberto.

OUTRAS TÉCNICAS PARA MEDIDAS DA PRESSÃO:

- as que medem a pressão pelo deslocamento de um diafragma, operando mecanicamente ou eletricamente;

- pela modificação de uma propriedade elétrica sensível à pressão.

EXERCÍCOS: 1. Demonstre que a pressão exercida por uma coluna de líquido é Ph = gh sendo  a densidade do líquido e g a aceleração da gravidade.

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Tabela 2 – Prefixos utilizados com unidades SI e métricas

I.4 – Temperatura A temperatura (T) é a propriedade que nos indica o sentido do fluxo de energia através de uma parede rígida e termicamente condutora.

Figura 3 - Quando duas regiões estão em contato através de uma fronteira diatérmica, a energia passa, na forma de calor, da região de T mais elevada para a de T mais baixa, como em (a) e (c). Quando as duas temperaturas forem iguais, não há transferência de energia na forma de calor  EQUILÍBRIO TÉRMICO.

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*Fronteira Diatérmica: permeável ao calor.

LEI ZERO DA TERMODINÂMICA

Figura 4 - Se um corpo A está em equilíbrio térmico com um corpo B e se B está em equilíbrio térmico com um corpo C, então C também está em equilíbrio térmico com A.

A lei zero é a base do conceito de temperatura e justifica o uso de termômetros como instrumentos de medida de temperatura.

Escala Celsius de temperatura (C): é determinada pelo comprimento da coluna do líquido no capilar em contato com o gelo em fusão (zero da escala) e pelo comprimento da mesma coluna em equilíbrio com a água em ebulição. A diferença entre os dois comprimentos é dividida em 100 partes iguais e cada parte é um “grau”.

A pressão de um gás pode ser usada para se construir uma escala de temperatura de gás perfeito que é independente da natureza do gás. A