7.4 - Os gases perfeitos

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2. Estudos do Gases Perfeitos O gás como estado da matéria Uma substância, quando aquecida, atinge uma determinada fase chamada fase de vapor. Continuando o aquecimento do vapor, a partir de determinada temperatura, sob influência de qualquer pressão, esse vapor não mais se liquefaz ou solidifica. A partir dessa temperatura, chamada temperatura crítica, a substância passa a ser denominada gás. Postulado da teoria cinética dos gases – Características do Gás Ideal As regras do comportamento dos gases ideais foram estabelecidas por Robert Boyle, Jacques Charles, Joseph Louís Gay-Lussac e Paul Emile Clapeyron, entre os séculos XVII e XIX.Basicamente, consideram-se no gás perfeito as seguintes características: 1) Os gases são formados por partículas chamadas moléculas;2) As moléculas se encontram em movimento desordenado e obedecem aos princípios fundamentais da mecânica newtoniana;3) O número total de moléculas é muito grande;4) O volume de cada molécula é uma fração mínima do volume ocupado pelo gás; 5) Exceto durante as colisões, não agem forças apreciáveis nas moléculas; 6) As colisões são perfeitamente elásticas e de duração desprezível.

3. Estudos do Gases Perfeitos Gases Perfeitos • Volume • Pressão • Temperatura O estado de um gás é definido por apenas três variáveis: Relacionadas

4. Estudos do Gases Perfeitos • Isotérmicas – Temperatura constante. “Lei de Boyle-Mariotte” Consequências da Definição P 1 Quanto mais afastado, maior a temperatura 2 T1 > T2 > T3 3 V Ex: Quando alguém agita uma garrafa de coca-cola.

5. Estudos do Gases Perfeitos • Isobáricas – Pressão Constante. “Lei de Gay-Lussac” Consequências da Definição V 1 Quanto maior a inclinação, maior a pressão 2 3 P1 > P2 > P3 T Ex: leite fervendo a Pressão normal

6. Estudos do Gases Perfeitos • Isométrica ou Isocórica – Volume Constante. “Lei de Charles” Consequências da Definição Ex: Água dentro de uma panela de pressão.

7. Equação Geral dos Gases Ao relacionar as três transformações gasosas obtemos a equação geral dos gases. Equação de Clapeyron Sistema termicamente Isolado. Podemos estabelecer uma equação mais geral, conhecida como equação de estado dos gases perfeitos ou ideais: onde: P = pressão do gás V = volume do gás n = quantidade de mols T = temperatura absoluta (Kelvin) R = constante universal dos gases Essa equação também é conhecida como equação de Clapeyron, onde R é a constante de proporcionalidade dos gases perfeitos. Os três valores de R mais utilizados são: (2) R= 0,082 atm. L . mol-1 . K-1 R= 62,3 mmHg . L . mol-1 . K-1 R= 8,31 KPa . L . mol-1 . K-1

8. 7.4 - Estudo dos Gases 01. Na temperatura de 300 K e sob pressão de 1 atm, uma massa de gás perfeito ocupa o volume de 10 litros. Calcule a temperatura do gás quando, sob pressão de 2 atm, ocupa o volume de 20 litros. 02. Dentro de um recipiente de volume variável estão inicialmente 20 litros de gás perfeito à temperatura de 200 K e pressão de 2 atm. Qual será a nova pressão, se a temperatura aumentar para 250 K e o volume for reduzido para 10 litros? 03. Um balão de borracha continha 3 litros de gás hélio, à temperatura de 27oC, com pressão de 1,1 atm. Esse balão escapuliu e subiu. À medida que o balão foi subindo, a pressão atmosférica foi diminuindo e, por isso, seu volume foi aumentando. Quando o volume atingiu 4 litros, ele estourou. A temperatura do ar naquela altura era 7oC. Calcule a pressão do gás em seu interior imediatamente antes de estourar. 04. Um gás ocupa o volume de 500 ml à pressão de 1 atmosfera. Qual é o volume desse gás à pressão de 4 atm, na mesma temperatura? 05. Um gás mantido à pressão constante ocupa o volume de 30 litros à temperatura de 300 K. Qual será o seu volume quando a temperatura for 240 K? 06. Num recipiente de volume constante é colocado um gás à temperatura de 400 K e pressão de 75 cmHg. Qual é a pressão à temperatura de 1200 K? 07. Sob pressão de 5 atm e à temperatura de 0oC, um gás ocupa volume de 45 litros. Determine sob que pressão o gás ocupará o volume de 30 litros, se for mantida constante a temperatura. 08. Uma certa massa de gás hélio ocupa, a 27oC, o volume de 2 m3sob pressão de 3 atm. Se reduzirmos o volume à metade e triplicarmos a pressão, qual será a nova temperatura do gás? 09. Num dia de tempestade, a pressão atmosférica caiu de 760 mmHg para 730 mmHg. Nessas condições, qual o volume final de uma porção de ar que inicialmente ocupava 1 litro? (Suponha que a temperatura não tenha variado)