Teoria cinética dos gases
Características de uma substância no estado gasoso - Não tem forma e nem volume próprios. Um gás tem a forma do recipiente onde está contido e ocupa todo o espaço limitado pelas paredes do recipiente. O volume de um gás é o volume do recipiente onde está contido.
Modelo do estado gasoso (teoria cinética dos gases) - Um gás é constituído por moléculas isoladas, separadas umas das outras por grandes espaços vazios em relação ao seu tamanho e em contínuo movimento de translação, rotação e vibração.
Gás ideal
Gás ideal ou gás perfeito - É um modelo teórico. É um gás que obedece às equações p·V/T = k e p·V = n·R·T, com exatidão matemática.
Na prática, temos gases reais. Um gás real tende para o gás ideal quando a pressão tende a zero e a temperatura se eleva.
Lei de Boyle e lei de Charles e Gay-Lussac
Lei de Boyle - A temperatura constante, o volume ocupado por uma quantidade fixa de um gás é inversamente proporcional à sua pressão.
P·V = k = constante
Lei de Charles e Gay-Lussac - A volume constante, a pressão de uma massa fixa de um gás varia linearmente com a temperatura do gás em graus Celsius.
A pressão constante, o volume de uma massa fixa de um gás varia linearmente com a temperatura do gás em graus Celsius.
Com a introdução da escala absoluta, as leis de Charles e Gay-Lussac foram assim enunciadas:
- A volume constante, a pressão de uma massa fixa de gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás.
- A pressão constante, o volume de uma massa fixa de gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás.
Equação geral dos gases perfeitos
p·V
——
T |
= k |
|
|
|
ou |
|
|
|
p1·V1
——
T1 |
= |
p2·V2
——
T2 |
|
(número de mols constante)
ISOBÁRICA
(p1 = p2) |
|
lei de Charles
e Gay-Lussac |
ISOCÓRICA
(V1 = V2) |
|
lei de Charles e
Gay-Lussac |
ISOTÉRMICA
(T1 = T2) |
p1·V1 = p2·V2 |
lei de Boyle |
Volume molar de um gás
Volume molar é o volume de um mol de substância.
O volume molar de um gás é constante para todos os gases a uma mesma pressão e temperatura.
Nas CNTP, o volume molar é igual a 22,4 L/mol.
Densidade de um gás
Densidade de um gás nas CNTP:
Densidade de um gás a uma pressão p e temperatura T:
Densidade de um gás A em relação a um gás B:
Densidade de um gás A em relação ao ar:
| dA,ar = |
MA
——
Mar |
= |
MA
——
28,8 |
A Teoria Cinética dos Gases
O modelo utilizado para descrever o estado gasoso é a Teoria Cinética dos Gases. Esta teoria baseia-se nos seguintes postulados:
a- As unidades elementares encontram-se em rápido e constante movimento em linha reta;
b- As distâncias entre elas são muito grandes em relação ao seu tamanho;
c- Pode ser desprezado a interação entre as unidades elementares;
d- Quando ocorrem colisões entre as unidades elementares, a energia é conservada;
e- A temperatura é uma medida da energia cinética média das unidades elementares.
Além da temperatura, duas outras grandezas são fundamentais na descrição de um gás, que são a pressão e o volume. Quando um gás é colocado em um recipiente fechado, conforme a figura baixo, as suas unidades elementares estarão se movimentando em linha reta, em todas as direções e a altas velocidades. Desta maneira, rapidamente elas ocuparão todo o recipiente, adotando então o seu volume. Durante o movimento, elas irão colidir entre si e também com as paredes do recipiente. Cada colisão sobre as paredes irá exercer uma pequena forca sobre ela. Como a pressão é definida pela força exercida sobre uma determinada área (P = F / A), a pressão total será dada pelo somatório de todas as colisões sobre a área total do recipiente. A relação entre as diversas grandezas que definem o estado gasoso foram descritas pelas: Lei de Avogadro, Lei de Boyle e Lei de Charles. Buscando uma lei geral para descrever o Estado Gasoso foi proposta inicialmente a Lei dos Gases Combinada, associando as Leis de Boyle e Charles, e finalmente a Lei dos Gases Ideais, a qual conseguiu reunir as três leis básicas. Utilizando ainda os conceitos de pressão e volume parciais, pela Lei de Dalton, pode-se utilizar aplicar estas leis para misturas gasosas.
