aula 2_gases introdução

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Prof. MSc. Janaina R. Kubiszeski 
ESTADO GASOSO 
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Gases 
 Conjunto de moléculas ou átomos em movimento 
permanente e aleatório. 
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Gás perfeito (ideal) 
 Moléculas muito separadas umas das outras. 
 Trajetórias muito pouco perturbadas por forças 
intermoleculares. 
 Gases formam misturas homogêneas. 
 São compostos moleculares (exceto os gases nobres). 
 
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Gás perfeito (ideal) 
 Um gás expande-se espontaneamente para 
encher um recipiente → o volume de um gás 
se iguala ao volume do recipiente que o contém. 
 Gases são altamente compressíveis → se aplicar 
pressão em um gás, seu volume diminui 
rapidamente. 
 Movimento aumenta com aumento da 
temperatura. 
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Gás perfeito (ideal) 
 Volume é expresso em litro opu cm3 
 Pressão é expressa em atm ou mm/Hg 
 A temperatura é dada de acordo com o zero absoluto 
(0 °C) ou 273,15K. 
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Gás perfeito (ideal) 
São necessárias quatro variáveis para definir a condição 
física de um gás: 
 temperatura, T; 
 pressão, P; 
 volume, V ; 
 quantidade de gás em número de mols, n 
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Lei dos Gases 
 Lei de Boyle: Relação pressão-volume 
 
 Lei de Charles: Relação temperatura-volume 
 
 Lei de Avogadro: Relação quantidade-volume 
 
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Lei de Boyle 
 O volume de certa quantidade fixa de um gás 
mantido à temperatura constante é inversamente 
proporcional à pressão 
P1V1 = P2V2 
pressão 
volume 
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Lei de Boyle 
 Balões de previsão de tempo: consequência prática 
da relação pressão x volume de um gás. 
 Volume de um gás em um balão de previsão de 
tempo AUMENTARÁ à medida que ele subir para 
atmosfera mais alta (Patm é menor do que na 
superfície da Terra). 
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Lei de Boyle – exemplo 
 Uma amostra de nitrogênio gasoso na bolsa de ar 
de um carro tem a pressão de 745mmHg com o 
volume de 65L. Se esta amostra foi transferida para 
uma bolsa de 25L, mantendo a mesma temperatura 
qual a pressão do gás com o novo volume? 
P1V1 = P2V2 
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Lei de Boyle – exemplo 
 Uma amostra de nitrogênio gasoso na bolsa de ar 
de um carro tem a pressão de 745mmHg com o 
volume de 65L. Se esta amostra foi transferida para 
uma bolsa de 25L, mantendo a mesma temperatura 
qual a pressão do gás com o novo volume? 
P1= 745mmHg 
V1 = 65L 
P2 = ? 
V2 = 25L 
745mmHgX65L = P2X25L 
1.937mmHg = P2 
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Lei de Charles 
 À pressão constante, o volume de 
uma determinada massa de gás é 
diretamente proporcional à sua 
temperatura absoluta. 
Balões de ar quente: 
expandem quando são 
aquecidos. 12 
Lei de Charles 
Aumentando a temperatura de um gás a pressão 
constante, o seu volume aumenta, e diminuindo a 
temperatura, o volume também diminui. 
V1 = V2 
T1 T2 
 
temperatura 
volume 
Se uma massa constante de gás for mantida a pressão 
constante, o seu volume é diretamente proporcional à 
Temperatura Absoluta (em Kelvin) 
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Lei de Charles – exemplo 
Suponha que se tenha uma amostra de CO2 numa 
seringa selada. O volume de gás é 0,025L à temperatura 
ambiente (20ºC). Qual o volume final de gás, se você 
aquecer a seringa segurando-a na mão, até a temperatura 
de 37ºC? 
V1 = V2 
T1 T2 
 
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Lei de Charles – exemplo 
Suponha que se tenha uma amostra de CO2 numa 
seringa selada. O volume de gás é 0,025L à temperatura 
ambiente (20ºC). Qual o volume final de gás, se você 
aquecer a seringa segurando-a na mão, até a temperatura 
de 37ºC? 
T1= 20ºC 
V1 = 0,025L 
T2 = 37ºC 
V2 = ? 
T1= 293K 
V1 = 0,025L 
T2 = 310K 
V2 = ? 
0,025 = V2 
 293 310 
 
0,026L = V2 
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Lei de Charles – exemplo 
Um balão está cheio de hélio e tem o volume de 45,0L na 
temperatura ambiente (25ºC). Se o balão estiver cheio com a 
mesma quantidade de hélio num dia muito frio (-10ºC), qual o 
novo volume do balão? Considere que a pressão permaneceu 
constante. 
V1 = V2 
T1 T2 
 
39,7L 
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Lei de Avogadro 
Volumes iguais de gases à 
mesma temperatura e pressão 
contêm números iguais de 
moléculas. 
→ um mol de qualquer gás 
irá ocupar sempre o mesmo 
volume medido nas mesmas 
condições de T e P. 
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Lei de Avogadro 
• Lei de Avogadro: expressa em termos de uma 
quantidade fixa de partículas, o número de Avogadro. 
• Assim como uma dúzia contém doze unidades, um mol 
contém o número de Avogadro de partículas, quer 
sejam íons, átomos ou moléculas = 6,022 x 1023. 
Em condições normais de temperatura e pressão (CNTP, 
a 273,15K e 1,00 atm): um mol de qualquer gás ocupa 
o mesmo volume = 22,4 litros. 
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Pode-se mostrar que 22,4 L de qualquer gás a 
0°C contém: 6,02 x 1023 moléculas de gás 
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Lei de Avogadro 
A amônia pode ser sintetizada diretamente a partir de 
seus elementos: N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) 
Se 15,0L é o volume inicial do H2(g), numa dada condição de T e P, 
qual o volume de N2(g) necessário para completar a reação? Qual a 
produção teórica de NH3, em litros? 
1L de N2 ------- 3L H2 
xL N2 ---------- 15L H2 
5L N2 
1L de N2 ------- 2L NH3 
5L de N2 ------- xL NH3 
10L NH3 
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Lei do Gás Ideal 
A combinação das três leis permite chegar a uma lei de 
gás geral: equação do gás ideal. 
Um gás ideal é um gás hipotético cujos comportamentos 
da pressão, do volume e da temperatura são descritos 
pela equação do gás ideal. 
PV = nRT 
R= constante molar dos gases 
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Lei do Gás Ideal – exemplo 
PV = nRT 
R = 0,08206 
P = 9,42atm 
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Lei do Gás Ideal – massa molecular 
A massa molecular aproximada de um gás pode ser 
determinada usando-se a lei dos gases ideais: 
MM = mRT 
 PV 
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Lei do Gás Ideal – exemplo 
MM = mRT 
 PV 
Se 0,30 g de álcool etílico no estado vapor ocupam 200 mL a uma 
pressão de 1 atm e auma temperatura de 100 °C, qual é a massa 
molar do álcool etílico? Assuma que o vapor secomporta como um 
gás ideal. 
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Lei do Gás Ideal – exemplo 
MM = mRT 
 PV 
Se 0,30 g de álcool etílico no estado vapor ocupam 200 mL a uma 
pressão de 1 atm e a uma temperatura de 100 °C, qual é a massa 
molar do álcool etílico? Assuma que o vapor se comporta como um 
gás ideal. 
MM = 0,30 x 0,08206 x 373 
 1 x 0,2 
MM = 45,91g/mol 
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Lei do Gás Ideal – densidade 
Então: 
massa 
massa molar 
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Lei do Gás Ideal 
Em geral, se temos um gás sob dois grupos de 
condições (inicial e final), teremos, então: 
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Lei do Gás Ideal – exemplo 
V2 = 1,44L 
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