INVESTIGAÇÃO DE GÁS

ESTUDO DOS GASES

INTRODUÇÃO

Uma notável característica dos gases é que muitas de suas propriedades físicas são muito semelhantes, particularmente em pressões baixas. Por isso, ao invés de descrever as propriedades dos gases uma de cada vez, podemos descrevê-las todas ao mesmo tempo. Logo, nossa primeira tarefa é descobrir e descrever essas propriedades comuns a todos os gases. Então poderemos perguntar por que todos os gases comportam-se de forma semelhante e tentar construir um modelo dessa forma de matéria.

Definições Básicas:

Gás: substância que se expande espontaneamente para preencher completamente seu recipiente de maneira uniforme onde, na qual, as moléculas estão em movimento randômico permanente e estão tão separadas que não interagem umas com as outras (ausência de forças intermoleculares). Para descrever o estado ou as condições de uma determinada quantidade de gás(n) usamos as seguintes variáveis: volume (V), pressão (P) e temperatura (T). O volume (V), a pressão (P) e a temperatura (T) são denominadas variáveis do estado.

Conversão de Unidades:

Volume

1 m3 = 1000 L = 1000000 mL(cm3)

1 L = 1000 mL = 1000 cm3

1 mL = 1cm3

Pressão

1 atm = 760 mmHg = 760 torr = 101325 Pa = 14,7 psi (ou lb/pol2) = 1,01325 bar

1 mmHg = 1 torr = 133,322 Pa (ou N/m2)

1 Pa = 1 N/m2 = 1 kg/ms2

1 bar = 105 Pa = 100 kPa

Temperatura

T(K) = T(ºC) +273

- Transformações gasosas são as variações de volume, pressão e temperaturas sofridas por determinada massa gasosa:

Transformação Volume Pressão Temperatura

Isotérmica Varia Varia Constante

Isobárica Varia Constante Varia

Isovolumétrica ou isométrica ou isocórica Constante Varia Varia

Lei de Boyle-Mariote:

Para transformações isotérmicas. Ela relata a influência da pressão sobre um volume de uma massa constante de um mesmo gás, mantido em temperatura constante. Ou seja, sob temperatura constante, o volume ocupado por determinada massa gasosa é inversamente proporcional à sua pressão.

ou (n, T constantes)

Na transformação de um estado 1(inicial) para um estado 2 (final):

(n, T constantes)

Lei de Charles e Gay-Lussac (Efeitos da Temperatura):

Para transformações isobáricas, ela relata a influência da temperatura sobre o volume de uma massa constante de um mesmo gás, que é mantido sobre pressão constante. Ou seja, sob pressão constante, o volume ocupado por determinada massa gasosa é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta.

(n, P constantes)

Na transformação de um estado 1(inicial) para um estado 2 (final):

(n, P constantes)

Para transformações isovolumétricas (ou isométricas ou isocóricas), ela relata a influencia da temperatura sobre a pressão de uma massa constante de um mesmo gás, que é mantido sobre volume constante. Ou seja, sob volume constante, a pressão exercida por uma massa gasosa é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta.

(n, V constantes)

Na transformação de um estado 1(inicial) para um estado 2 (final):

(n, V constantes)

Princípio de Avogadro:

Nas mesmas condições de pressão e temperatura, um determinado número de moléculas de gás ocupa o mesmo volume independente de sua identidade química.

O volume ocupado por uma amostra de gás sob pressão e temperatura constantes é diretamente proporcional ao número de mol de moléculas presente.

VM = (P, T constantes), onde VM = volume molar

(P, T constantes)

Equação de Clayperon (ou Equação Geral dos Gases ou Equação de Estado dos Gases):

Pela combinação das Leis e Hipótese relatadas anteriormente e tendo em vista que somente se aplica aos gases ideais ou perfeitos, tem-se:

ou

Onde,

P = pressão do gás;

V = volume do gás;

n = quantidade do gás em mols;

R = constante universal dos gases perfeitos;

T = temperatura absoluta em Kelvin;

m = massa do gás em gramas;

M = massa molar do gás em g/mol.

Valores para R são constantes e podem variar de acordo com as unidades de pressão e volume adotadas:

Na transformação de um estado 1(inicial) para um estado 2 (final):

 Lei dos Gases Combinada

Gás Ideal (ou Perfeito) e Gás Real

Gás perfeito ou gás ideal, é o gás que obedece, rigorosamente, às leis citadas acima. Já o gás real ou gás comum, sempre se afasta do comportamento de um gás perfeito, principalmente a pressões muito altas e/ou temperaturas muitos baixas.

Um gás real se aproxima do gás perfeito à medida que a pressão diminui e a