RESUMO ESTUDO DOS GASES - LEI DE BOYLE, LEI DE CHARLES, LEI DE GAY-LUSSAC, LEI GERAL DOS GASES, CONCEITO DE MOL, EQUAÇÃO DE CLAPEYRON

TEORIA CINÉTICA DOS GASES

As moléculas constituintes de um gás estão em movimento desordenado, denominado agitação térmica. A partir dessa noção de movimento molecular, propõe-se a Teoria Cinética dos gases.

A teoria cinética dos gases pode ser aplicada apenas se algumas suposições forem feitas. A seguir os postulados da teoria cinética, a respeito dos gases perfeitos:

· As moléculas estão se movendo em todas as direções.

· As moléculas se movem em linha reta entre as colisões.

· As colisões são perfeitamente elásticas.

· Os diâmetros das moléculas são desprezíveis em comparação com a distância percorrida entre as colisões.

· Forças intermoleculares são desprezíveis, exceto durante as colisões

· O tempo gasto durante a colisão é muito menor que o tempo gasto entre as colisões.

· Todos os gases são constituídos por um enorme número de esferas perfeitas, rígidas e extremamente pequenas.

· O volume total ocupado pelas moléculas é desprezível se comparado ao volume do recipiente.

· Estão constantemente em movimento aleatório e colidindo entre si e com as paredes do recipiente.

· Quando as moléculas gasosas colidem com a parede do recipiente ocorre a transferência de quantidade de movimento, diretamente relacionado com a pressão do gás.

· A energia cinética dos gases das moléculas é diretamente proporcional à temperatura do gás em Kelvin.

GASES QUE OBEDECEM A DESCRIÇÃO ACIMA SÃO CHAMADOS DE GASES IDEAIS

VARIÁVEIS DE ESTADO

As grandezas: temperatura, pressão, volume, além de outras são chamadas variáveis de estado de um gás, pois definem o estado em que se encontra o gás dentro do sistema.

LEI DE BOYLE

Robert Boyle, físico e químico, foi quem determinou a lei que rege as transformações sofridas por um gás, quando sua temperatura é mantida constante. Sua lei diz que quando um gás sofre uma transformação isotérmica, a pressão dele é inversamente proporcional ao volume ocupado. Dessa lei obtemos que como T₀= T, temos que:

LEI DE CHARLES

A lei de Charles é a lei que rege as transformações de um gás perfeito a volume constante. Essas transformações são chamadas de transformações isocóricas ou isométricas. Segundo essa lei, quando uma massa de gás perfeito sofre transformação isocórica, a sua pressão é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. Matematicamente essa lei pode ser expressa da seguinte forma:

LEI DE GAY-LUSSAC

A lei de Gay-Lussac é a lei que rege as transformações de um gás perfeito à pressão constante. Essa lei, apesar de levar o nome de Gay-Lussac, já havia sido descoberta pelo físico e químico A.C. Charles. Segundo a lei, quando um gás sofre uma transformação isobárica o volume do gás é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. Matematicamente essa lei pode ser expressa da seguinte forma:

LEI GERAL DOS GASES:

TRANSFORMAÇÕES GASOSAS:

TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA: a temperatura constante e a pressão e o volume são inversamente proporcionais.

TRANSFORMAÇÃO ISOBÁRICA: a pressão é constante e a temperatura e o volume são diretamente proporcionais.

TRANSFORMAÇÃO ISOVOLUMÉTRICA, ISOMÉTRICA OU ISOCÓRICA: o volume é constante e a temperatura e a pressão são diretamente proporcionais.

CNTP (CONDIÇÕES NORMAIS DE TEMPERATURA E PRESSÃO)

® P = 1 atm

® T = 0° C = 273 K

OBS.: A temperatura será sempre na escala ABSOLUTA (K = C + 273)

CONCEITO DE MOL

O termo mol é definido como sendo a quantidade de matéria que contém um número invariável de partículas (átomos, molécula, elétrons ou íons). Esse número invariável de partículas é o número de AVOGADRO (N_A ~ 6,02.10²³). Um mol de um gás é o conjunto de 6,02.10²³ moléculas do mesmo.

As variáveis do estado de um gás ideal (P, V, T) estão relacionadas com a quantidade de gás. No século passado, o físico francês Émile Clapeyron estabeleceu que o quociente PV/T é diretamente proporcional ao número de mols (n) de um gás ideal.