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1.      ESTUDO DOS GASES

Esta relacionada em entender o comportamento dos gases quando são submetidos a variações de pressão, temperatura e volume.

Variáveis de estado: para estudar o comportamento dos gases é necessário o entendimento das grandezas físicas estão envolvidas nesse procsso. O papel dessas análises estaram fundamentadas nas relações entre as variáveis de estado, que são pressão (p), volume (V) e temperatura (T).

Analisar um fenomeno físico se torna bem complicado, pois há muitas variáveis contidas neles, para facilitar tal entendimento se faz necessário que seja deixado uma das três variaveis de estado constante e fazer a analise do comportamento das outras duas. Quando o gás a ser estudado tem uma das suas variáveis de estado constante esse processo na realidade é uma transformação, ou seja, cada análise é caracterizada por uma transformação, assim, teremos quatro transformações a serem estudadas, que são:

  • Isotérmica que é caracterizada por uma transformação a temperatura constante.
  • Isobárica que é caracterizada por uma transformação a pressão constante.
  • Isovolumétrica que é caracterizada por uma transformação a volume constante.
  • Adiabática que é caracterizada por uma transformação sem troca de calor.

Gás perfeito ou ideal é caracterizado por ser um modelo teórico, hipotético mas que obedece certas condições e quando comparado a gases reais submetidos a pressões baixas e alta temperatura tem uma excelente aproximação nas análises, por isso ao estudar gases é utilizados o gás ideal. Se considerarmos temperaturas críticas esses gases são ditos rarefeitos. Ex:

EQUAÇÃO GERAL DOS GÁS IDEAL

Relaciona as três variáveis de estado e juntamente com a equação de Clayperon, que será estudada mais tarde, compoem praticamente todas equações do estudo dos gases.

Desta forma, o estudo se dá na análise de um gás ideal em dois estados através de transformações, ou seja, o gás sera estudado no seu estado inicial, no estado intermediario e no estado final. O intermediario não será amplamente estudado, pois o foco do estudo, nesse momento, será no estado inicial e final. A representação da equação do gás é;

OBSERVAÇÃO:

  • A massa molar (M) é proporcional a razão entre a massa (m) em gramas e o número de mols (n), ou seja; M = m / n. O volume molar é difinido como Vmolar = 22,4L/mol.
  • CNTP diz que a pressão é de 1 atm, o volume é de 22,4L/mol, temperatura de 273K e número de mols igual a 1 mol.

Com isso a expressão matemática da Equação geral dos gases é:

Tansformação Isotérmica ou de Boyle: ocorre quando a temperatura é constante, assim a análise é feita observando o comportamento da pressão e o volume do gás, utilizando a equação geral dos Gases e considerando T1 = T2, pois a temperatura é constante, temos;

P1.V1 = P2.V2

Tansformação Isobárica ou de Gay-Lussac: ocorre quando a pressão é constante, assim a análise é feita observando o comportamento da temperatura e o volume do gás. Utilizando a equação geral dos Gases e considerando P1 = P2, pois a pressão é constante, temos;

V1   V2
---- = ----
T1   T2

Tansformação Isovolumétrica ou de Charles: ocorre quando o volume é constante, assim a análise é feita observando o comportamento da temperatura e da pressão do gás. Utilizando a equação geral dos Gases e considerando V1 = V2, pois o volume é constante, temos;

P1   P2
---- = ----
T1   T2

Tansformação Adiabática: ocorre quando não há troca de calor, assim a análise é feita observando o trabalho realizado ou sofrido pelo gás como também a intensidade da energia interna. Essas grandezas seram estudadas com maior intensidade no estudo da termodinâmica.

Experimentos foram realizados em cada uma das transformações, nesses experimentos foram construidos gráficos moldando os dados no intuito de facilitar as análises dos mesmos, então aqui seram apresentados três graficos, apenas o da transformação Adiabática será apresentado no estudo da termodinâmica, assim;

Gráfico da Tansformação Isotérmica:Esse gráfico é o unico entre os três que seram apresentados que mostra curvas que foram obtidas por dados experimentais deixando a temperatura constante, assim;

As curvas em vermelho são chamadas de ISOTERMAS, nota-se que essas estão em temperaturas diferentes.

Gráfico da Tansformação Isobárica:Esse gráfico tem em seus eixos ordenados o volume(V) e a temperatura(T) e que também foi obtido experimentalmente deixando a pressão constante;

Gráfico da Tansformação Isovolumétrica:Esse gráfico tem em seus eixos ordenados a pressão(P) e a temperatura(T) e que também foi obtido experimentalmente deixando o volume constante;

EQUAÇÃO DE CLAYPERON

onde R = 8,3 N.m/K.mol ou 8,31 J/K.mol ou R = 0,082 atm.L/ K.mol

2) TEORIA CINÉTICA DOS GASES

Tal teoria é utilizada para estudar e compreender os acontecimentos microscópicos que os gases são submetidos. Para isso utilizaremos todos os conceitos e equações que já foram revisados no item1.

PRESSÃO: interpretada na forma molecular é dada por:

    2 NmV.V       2.N.E , onde E é a energia Cinética da translação média de cada partícula.
p = ----- ------ ou p = ---------  
    3 2V       3.V V o valor médio da velocidade de cada partícula.

 

De acordo com a expressão da pressão e a equação de Clayperon, podemos deduzir a expressão para energia Interna, ou seja;

    3PV     3PV     3nRT
E = ----- , mas m = N.M, então E = ------ , mas PV = nRT, logo E = ------
    2N     2     2

 

TEMPERATURA:

    2.E , obtidas a partir da equação da pressão e da equação de Clayperon.
T = -----  
    3nR  

VELOCIDADE MÉDIA DAS MOLÉCULAS DE UM GÁS:

    3RT , obtida das equações daenergia interna e da energia cinética
v.v = ----- e de n = m / M.
    M  

 



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