ATIVIDADE 3 QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA

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ATIVIDADE 03 – QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA
QUESTÃO 1
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O gás ideal é um modelo teórico que descreve um tipo de gás onde as partículas ou moléculas estão em constante movimento e colidem umas com as outras de forma perfeitamente elástica, sem a influência de forças de atração ou repulsão entre elas. Nesse modelo, a energia interna do gás é determinada pela soma das energias cinéticas individuais de suas partículas. Além disso, o gás ideal é caracterizado por três propriedades principais: pressão, volume e temperatura, que são consideradas suas variáveis de estado.
Elaborado pelo professor, 2023.
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Suponha que estamos lidando com um gás ideal contido em um cilindro equipado com um pistão móvel. O gás sofre diferentes tipos de transformações termodinâmicas enquanto interage com o ambiente. Vamos considerar que o gás passa por uma série de transformações sob diferentes condições de pressão e volume. Para todos os exercícios, utilize a lei geral dos gases PV=nRT para realizar os cálculos e lembre-se de indicar as unidades corretamente.
 
Exercício 1 - Transformação Isotérmica:
Durante uma transformação isotérmica de um gás ideal, onde a temperatura T é mantida constante, a pressão inicial do gás é de aproximadamente 1250 Pa, e sua pressão final é de aproximadamente 630 Pa. Supondo que a quantidade de gás seja 1 mol, a constante dos gases ideais R seja 0,082 atm.L/mol.K, e a temperatura T seja 300 K, calcule os volumes inicial e final (Vi e Vf) nos quais o gás se encontra durante essa transformação isotérmica. 
​Lembre-se que 1 atm=101325 Pa
Para calcular o volume inicial será usado a seguinte fórmula:
Sabendo que:
Pi = Pressão inicial = 1250 Pa * (1 atm/ 101325 Pa).
Vi = Volume inicial.
nRT = onde n é o número de mols do gás = 1, R é a constante dos gases ideais = 0,082 e T é a temperatura do gás em kelvins = 300.
Sendo assim: 
Já para calcularmos o volume final, sendo que:
Pf = Pressão final = 630 Pa * (1 atm / 101325 Pa)
Vf = Volume final.
Podemos concluir perante os cálculos acima que o gás se encontra durante essa transformação isotérmica no volume inicial com 1994,07 litros e no volume final com 3956,5 litros.
Exercício 2 - Transformação Isobárica:
Para as condições iniciais de 1 mol e 300 K, a pressão de 1 atm, determine o volume inicial do gás. Em seguida, o gás sofre uma transformação isobárica; calcule o volume final aquecido a partir da temperatura inicial de 300 K até atingir um novo equilíbrio térmico a 400 K.
Para calcularmos o volume inicial e o volume final será utilizado a seguinte fórmula:
Como a transformação é isobárica, a pressão é constante e podemos reorganizar a equação para encontrar os volumes inicial e final.
Calcular o volume inicial (Vi): Usamos a lei dos gases ideais, PV=nRT, e resolvemos para V:
Onde n=1 mol, R=0.082 atm.L/mol.K, T=300 K e P=1 atm.
Calcular o volume final (Vf): Como a transformação é isobárica (pressão constante), o volume é diretamente proporcional à temperatura. Portanto, podemos usar a relação para encontrar o volume final:
Sendo que: 
Volume inicial = Vi = 24.6 L.
Temperatura inicial = Ti = 300 K.
Temperatura final (equilíbrio térmico) = Tf = 400 K.
Portanto, durante a transformação isobárica, o volume do gás muda de aproximadamente 24.6 L para aproximadamente 32.8 L.
​Exercício 3 - Transformação Isométrica:
Em uma pressão de 3 atm, o gás é mantido em um volume de 24,6 litros. Ele é comprimido de forma que sua temperatura diminui de 400 K para 350 K. Calcule a pressão final do gás após essa compressão isométrica.
Para resolver este problema, podemos usar a lei dos gases ideais, que é dada por PV=nRT. Como a transformação é isométrica, o volume é constante e podemos reorganizar a equação para encontrar a pressão final.
A pressão inicial (Pi) é de 3 atm, o volume (V) é constante em 24,6 litros, a temperatura inicial (Ti) é de 400 K e a temperatura final (Tf) é de 350 K.
Como a transformação é isométrica (volume constante), a pressão é diretamente proporcional à temperatura. Portanto, podemos usar a relação para encontrar a pressão final:
Sendo assim substituindo os valores: 
Portanto, após a compressão isométrica, a pressão do gás é de aproximadamente 2.625 atm.