INTRODUÇÃO E EQUAÇÃO DE ESTADO DOS GASES

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Química I
Profa. Giovanna Ciutti 
contato: glrciutti@unifesp.br
Introdução e equação de estado dos gases
Objetivos da aula
Entender a teoria cinética dos gases e seus principais fundamentos.
Identificar as quatro variáveis relativas aos gases.
Compreender o experimento do barômetro de Torricelli.
Realizar a conversão entre as diferentes unidades de volume e de temperatura.
Memorizar e aprender a aplicar a equação geral de estado de um gás ideal.
Teoria cinética dos gases
As dimensões das partículas gasosas são muito menores que as distâncias entre elas, isto é, as partículas estão muito afastadas uma das outras.
As partículas gasosas movimentam-se constantemente e de modo caótico, ocupando toda a capacidade do recipiente:
Teoria cinética dos gases
A velocidade média das partículas gasosas aumenta com a temperatura:
A pressão de um gás é uma consequência das colisões das partículas com a parede do recipiente.
Estado de uma amostra gasosa
A caracterização de uma amostra de gás se dá em quatro características:
Medida da pressão e unidades
Experimento de Torricelli: estabilização da coluna de mercúrio por meio da pressão atmosférica.
Conclusão: 760 mmHg = 1 atm.
Relação entre altitude e pressão atmosférica: quanto maior a altitude, menor a coluna de ar e, portanto, menor a pressão atmosférica.
Medida da pressão e unidades
Manômetro: aparelho de medição da pressão de um gás.
Unidades de volume
Sistema Internacional (SI): m3.
Conversões:
1 dm3 = 1L = 1000 mL = 1000 cm3
1 m3 = 1000 dm3
Escalas de temperatura
A temperatura de uma amostra gasosa sempre deve ser expressa na escala Kelvin (escala absoluta), para que as outras variáveis de estado possam ser relacionadas:
Equação geral de estado de um gás
Para os gases ideais, ou seja, os gases que obedecem a teoria cinética dos gases, podemos relacionar as variáveis por meio da seguinte equação:
A constante da equação geral dos gases é denominada “constante universal dos gases” e é expressa por “R”:
Equação geral de estado de um gás
Unidades de “R”:
Uso da densidade na equação geral dos gases:
Equação geral de estado de um gás
Para relacionarmos estados inicial e final de um gás ou comparar gases em situações diferentes, podemos utilizar a seguinte relação:
Equação geral de estado de um gás
Tipos de transformações de estado:
Isobárica → pressão constante;
Isovolumétrica/isocórica → volume constante;
Isotérmica → temperatura constante.
Exercício proposto (apostila 2 – página 15):
1.) (Vunesp) Um recipiente de volume V tem, em seu interior, um gás que pode ser considerado ideal a uma pressão P e temperatura T. Sem alterar a massa do gás, caso a temperatura duplique, o novo produto da pressão pelo volume, em relação ao anterior, irá:
a.) diminuir 25%.
b.) cair pela metade.
c.) permanecer constante.
d.) duplicar.
e.) quadruplicar.
Exercício proposto (apostila 2 – página 15):
2.) Uma certa massa de gás que ocupa um volume de 750 mL à pressão de 0,990 atm é expandido, a temperatura constante, até que sua pressão se torne 0,330 atm. Determine o volume final ocupado pelo gás, em mililitros.
Exercício proposto (apostila 2 – página 15):
3.) (Unicamp) O gás oxigênio, O2, é comercializado em cilindro de 50 dm3 e apresenta, à temperatura ambiente, uma pressão de 200 atm.
Dado: constante dos gases ideais = 0,082 dm3 . atm . mol-1 . K-1, MO = 16 g/mol.
a.) Qual a massa de oxigênio contida no cilindro, supondo uma temperatura ambiente de 27ºC?
b.) Que volume o oxigênio contido no cilindro ocuparia na mesma temperatura e à pressão de 1,0 atm?
Exercício proposto (apostila 2 – página 15):
4.) (Vunesp) A administração de oxigênio numa concentração superior à da atmosfera é conhecida como oxigenoterapia, utilizada em pacientes que apresentam insuficiência respiratória. Se 640 g de oxigênio fossem armazenados em um cilindro de aço que acusasse a pressão de 12,3 atm a 300 K, então o volume ocupado pelo gás neste cilindro seria igual a
Dados: R = 0,082 atm . L . mol-1 . K-1; MO2 =32 g/mol.
a.) 10L
b.)20L
c.) 30L
d.) 40L
e.) 50L
Exercício proposto (apostila 2 – página 15):
5.) (Vunesp) Enquanto descansa, o corpo de uma pessoa consome 200 mL de oxigênio por hora (a 25ºC e 1 atmosfera) por kg de peso do corpo. Quantos mols de O2 são consumidos por uma pessoa que pesa 70 kg, em 1 hora de descanso?
Dado: R = 0,082 atm . L . mol-1 . K-1
a.) 8,14 x 10-3
b.) 0,83
c.) 0,57
d.) 0,10
e.) 0,70
Exercício proposto (apostila 2 – página 15):
6.) (Unicamp) A partir de dados enviados de Vênus por sondas espaciais norte-americanas e soviéticas, pode-se considerar que, em certos pontos da superfície desse planeta, a temperatura é de 327ºC e a pressão atmosférica é de 100 atm. Sabendo-se que na superfície da Terra o volume molar de um gás ideal é 24,6 L/mol a 27ºC e 1,00 atm, qual seria o valor desse volume nesses pontos de Vênus?
Exercício proposto (apostila 2 – página 15):
7.) Uma bexiga contendo gás metano é resfriada de 37ºC para 27ºC. Qual será o volume ocupado pela bexiga ao final do resfriamento, sabendo-se que seu volume inicial era de 3,1 L? Admita que não houve variação significativa de pressão durante o resfriamento.
Orientação de estudos
Leitura do capítulo “Gases”: apostila 2 – páginas 12 a 15.
Apostila 2 – página 28: exercícios escritos 29 a 37.
Apostila 2 – página 35: exercícios testes 43 a 48.
“Lista 7: Introdução e equação de estado dos gases”.
Obrigada a todos.
Bons estudos!