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FUNDAMENTOS DE FÍSICO-QUÍMICA
Avaliação 1
Estudo dos Gases
1.Qual a diferença entre gás e vapor?
RESPOSTA: Vapor é uma referência dada à matéria no estado gasoso. Gás, por sua vez, é um dos
estados físicos da matéria. Não tem forma nem volume definidos, consiste em um aglomerado de
partículas cujos movimentos são aleatórios. Para liquefazer um gás (transformá-lo em líquido) é
preciso alterar a pressão do mesmo.
2.O que é um gás real? E um gás ideal? Como aproximamos um gás real de um gás ideal?
RESPOSTA: Gás real: consiste em um gás que, na prática, se afasta em maior ou menor grau do
comportamento ideal.
Gás ideal: é aquele em que as colisões entre as partículas são perfeitamente elásticas, o que faz não
haver qualquer tipo de interação entre suas partículas, como forças atrativas ou repulsivas. Com a
finalidade da aproximação seria necessário ter um gás rarefeito em alta temperatura. O gás real nesta
situação aproxima-se do gás Ideal, pois havendo poucas moléculas em temperatura elevada, a
distância entre as mesmas é muito grande, sendo pequena a força de interação entre elas. A
quantidade pequena de moléculas faz com que o volume próprio delas seja desprezível quando
comparado com o volume total ocupado pelo gás.
3.Qual a equação dos gases ideais? E uma primeira aproximação para os gases reais?
RESPOSTA: Sendo a equação PV = nRT, em que P é a pressão, V é o volume, T é a temperatura na escala
Kelvin, R é a constante universal dos gases e vale R = 0,082 atm. L/mol. K e n é o número de mol do gás. O gás de
Van der Waals é uma primeira aproximação realística dos gases prevendo a formação de um líquido. A
maior aproximação do comportamento físico-quimico de um gás ideal são os gases monoatômicos em
condições de baixa pressão e alta temperatura.
4.Quais os tipos de transformações gasosas? Quais as leis que as representam?
RESPOSTA: Sendo as três transformações gasosas: transformação isobárica (Lei de Charles e Gay
Lussac), isotérmica (Lei de Boyle Mariotte), isovolumétrica (Lei de Charles) e transformação adiabática.
Existem três grandezas que definem o comportamento ou o estado dos gases, que são a pressão, o
volume e a temperatura.
5.(UPE) Em relação à teoria cinética molecular dos gases, é CORRETO afirmar que
a) a energia cinética média de um conjunto de moléculas de um gás depende, apenas e
exclusivamente, das massas das moléculas desse gás.
b) quando quadruplicamos a temperatura absoluta de um conjunto de moléculas de um
gás, suas moléculas terão velocidade média quadruplicada.
c)quanto maiores as interações entre as moléculas de um gás, mais rigorosamente ele se
comportará como um gás ideal.
e) as colisões entre moléculas de um gás perfeito com as paredes do recipiente que as
contém são inelásticas para qualquer tipo de gás ideal.
RESPOSTA: LETRA D, visto que: Ec = 3/2.k.T (fórmula da energia cinética média).
6.(UFPE) Um vendedor de balões de gás na Praia de Boa Viagem, em Recife, utiliza um
cilindro de 60 L de Hélio a 5 atm de pressão, para encher os balões. A temperatura do ar é
30oC e o cilindro está em um local bem ventilado na sombra. No momento em que o vendedor
não conseguir mais encher nenhum balão, qual o volume e a pressão do gás Hélio restante no
cilindro?
a) V = 0 L; P = 0 atm b) V = 22,4 L; P = 1 atm c) V = 60 L; P = 1 atm d)
V = 10 L; P = 5 atm e) V = 60 L e P = 0 atm
RESPOSTA: C) V= 60L; P= 1atm. O volume permanece constante, pois um gás
ideal tende a ocupar todo o volume que o contém.
7. A massa molecular da mioglobina, a proteína armazenadora de oxigênio, é 16,1 kg.mol – 1.
Quantas moléculas de mioglobina estão presentes em 1,0 g de composto?
RESPOSTA:
16,1 KDa 16100 g/mol
n = m/ MM
n = 1 / 16100
n = 6, 2. 10^-5 mol
Moléculas = n. 6,02. 10^23
Moléculas = 6,2. 10^-5. 6,2. 10^23 = 3,74. 10^19
8. A massa de uma célula vermelha do sangue vale aproximadamente 33pg (sendo 1 pg =
1x10 – 12g), e contém aproximadamente 3x108 moléculas de hemoglobina. Cada molécula de
hemoglobina é um tetrâmero de mioglobina. Que fração da massa da célula é devido à
hemoglobina?
RESPOSTA: Mcélula= 33. 10^12 g
MMhemoglobina= 4. MMmioglobina
MMhemoglobina= 4. 16100 64400g/mol
n= moléculas/ 6,2.10^23
n= 3.10^8/ 6.02. 10^23
MMhemoglobina . Nhemoglobina/ Mcélula
64400. 3.10^8/ 6,02.10^23/ 33.10^-12 = 97%
9. O volume interno de um determinado cilindro de oxigênio gasoso é de 50 dm3. Expresse
esse volume em:
a). metros cúbicos
RESPOSTA: 0,05m³
b) centímetros cúbicos
RESPOSTA: 50000cm³
10. Explique como os experimentos de Boyle, Charles e Avogrado levaram à formulação da
equação de estado do gás perfeito.
RESPOSTA: A equação dos gases ideais foi obtida a partir de três observações
experimentais, matematicamente expressa por PV=nRT. A primeira é a Lei de Boyle: “a
uma temperatura constante, a pressão de um determinado gás é inversamente proporcional
ao seu volume”. A segunda é a Lei de Charles: “a uma pressão constante, o volume de uma
determinada quantidade de gás varia linearmente com a temperatura”. A terceira é a Lei de
Avogrado: “Volumes iguais, de quaisquer gases, nas mesmas condições de pressão e
temperatura, apresentam a mesma quantidade de substâncias em mol “. Essas expressões de
proporcionalidade, se unidas, podem ser convertidas em uma igualdade pela constante dos
gases, essa igualdade sendo a Lei dos Gases Ideais.
11. Explique o termo “pressão parcial” e por que a lei de Dalton é uma lei limite.
RESPOSTA: Pressão parcial é definida como a pressão exercida por uma mistura de gases
ideais que é igual à soma das pressões parciais de cada gás da mistura, é a pressão que ele
exerceria se ocupasse sozinho o volume ocupado pela mistura na mesma temperatura da
mistura. Essa lei é classificada como sendo uma lei limite, pois depende que a pressão e a
temperatura sejam desprezíveis.
12. Dê uma explicação molecular para a variação das velocidades de difusão e efusão dos
gases com a temperatura.
RESPOSTA: A velocidade de difusão e efusão dos gases é inversamente proporcional à
raiz quadrada de suas densidades, isso é o que a Lei de Graham diz, uma vez que quanto
menos denso for o gás, maior será sua velocidade de difusão e efusão. Percebe-se que
essa relação se dá a partir da constatação de que ambos os gases estão em uma mesma
temperatura e pressão, o que resulta à outra conclusão: as relações entre as densidades de
dois gases são iguais à relação entre as suas massas molares.
13. Explique como o fator de compressibilidade varia com a pressão e com a temperatura,
e descreva como esse fator revela informações sobre as interações moleculares em gases
reais.
RESPOSTA: Para os gases ideais, z deve ser igual a 1 sob qualquer condição de
temperatura, volume e/ou pressão. No entanto, foi observado experimentalmente que z
desvia-se consideravelmente de 1 sob pressões mais altas e temperaturas mais baixos
14. Qual é a importância das constantes críticas?
RESPOSTA: É importante para que através do ponto crítico, permita as substâncias a ficar em
equilíbrio nas fases gasosas e líquidas, como pressão, temperatura e densidade iguais. Através
desse ponto, de cada característica, é definido pela pressão crítica e pela temperatura crítica.
15. Descreva a formulação da equação de estado de van der Waals.
RESPOSTA: Van der Waals formulou sua equação, em 1873, a partir de dados obtidos
experimentalmente, ou seja, é uma equação de estado empírica, onde a e b são constantes
empíricas e variam para cada tipo de gás. A constante a está relacionada com as forças de
atração intermoleculares e a constante b está relacionada com o volume molecular, é uma
equação de estado (um modelo) para gases compostos de partículas que tem um volume
diferente de zero e forças de interação (atrativas e repulsivas).
16. Para surpresa de muitas pessoas, descobriu-se que o monóxido de nitrogênio (NO) atua
como neurotransmissor. Para estudar o seu efeito, uma amostra foi coletada em um recipiente
de volume igual a 300,00 cm3. A 14,5ºC, observou-se que a sua pressão era de 34,5kPaQue
quantidade (em mols) de NO foicoletada?
V = 300 cm3 = 0,3 L
T = 14,5 ºC = 287.65 K
P = 34,5 kP = 34500 = 3,45.10⁴ Pa = 0,34 atm
R = 0,082 atm.L/mol.K
Aplicando a equação de Clapeyron:
PV = nRT
n = PV/RT
n = 0,34.0,3/0,082.287
n = 0,102/23,5
n = 1,00434 mols de NO foi detectada.
17. O efeito das pressões altas sobre organismos, inclusive humanos, é estudado com o
objetivo de se obter informações sobre mergulhos em águas profundas e sobre a anestesia.
Uma amostra de ar ocupa 1,00 dm3a 25ºC e 1,00 atm. Que pressão é necessária para
comprimir essa amostra a 100 cm3, nessa temperatura?
RESPOSTA:
P1.V1 = P2.V2
1.1 = x.0,1
1 = 0,1x
x = 1/0,1
x = 10atm
P=pressão V=volume
Portanto, não foi utilizado a temperatura, visto que ela será constante nos dois, ou seja,
mantendo a mesma.
18. A pressão de vapor da água na temperatura do sangue é de 47 Torr. Qual a pressão parcial
do ar seco em nossos pulmões quando a pressão total é 760 Torr?
RESPOSTA:
Pv(H2O)=47 Torr Pt= 760 Torr Par (seco)
Pt=Pv(H2O) + Par (seco)
760=47+Par (seco)
Par (seco)=760-47
Par (seco)= 713 Torr
19. Um gás obedece a equação de van der Waals, com a = 0,50 m6.Pa.mol – 2. Seu volume é de
5,00x10 – 4.m3.mol – 1a 273K e 3,0 Mpa. A partir dessas informações, calcule a constante b de
van der Waals.
RESPOSTA:
20. Qual confiável é a Lei do Gás Perfeito comparada com a equação de van der Waals? Qual
a diferença, em termos de pressão, entre considerar 10,00 g de dióxido de carbono confinado
em um recipiente de volume igual a 100 cm3, a 25,0 ºC, como um gás perfeito e como um gás
de van der Waals?
RESPOSTA: Pideal=5,7x106Pa;Preal=4,4x106Pa. Sendo assim, a equação de Van der Waals
introduz correções na lei dos gases perfeitos, duas na verdade: as moléculas têm um volume
não nulo e incompressível (volume excluído); existem forças de atração entre as moléculas.