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Físico-Química Aplicada à Farmácia Gases Expansibilidade e Compressibilidade • Os gases se expandem até ocupar todo o espaço disponível – propriedade da expansibilidade; • A redução do volume interno caracteriza a propriedade da compressibilidade. Exemplo: seringa. • Outra característica notável dos gases é a pequena densidade quando comparado a sólidos e líquidos nas mesmas condições de temperatura e pressão. Pressão • Em 1643, Torricelli procurava entender por que uma coluna de água não ultrapassava 10 metros de altura quando aspirava com o auxílio de bombas em fontes de água de algumas cidades da Itália. Para procurar entender realizou o seguinte experimento com mercúrio: A experiência de Torricelli Torricelli utilizou um tubo de vidro com aproximadamente 1 m de comprimento, tendo apenas uma de suas extremidades fechadas. Encheu o tubo com mercúrio, tampou uma de suas extremidades com o dedo e emborcou o tubo em outro recipiente também com mercúrio. Observou que a coluna de mercúrio no interior do tubo permanecia 76cm acima da superfície livre do recipiente. Daí a afirmação de que a pressão atmosférica equilibra a pressão exercida por uma coluna de mercúrio com 76cm de altura. (760mmHg) Conceito de pressão • Por definição, pressão atmosférica é o quociente entre o peso de uma coluna de ar, em certo local, e a área na qual esse peso está atuando. Matematicamente: Unidades de pressão • Principais unidades de medida da pressão atmosférica: Temperatura • Um dos primeiros termômetros construídos foi no ano de 1623 e consistia em um balão de vidro no qual se colocava mercúrio. A esse balão era soldado um tubo de vidro, com diâmetro pequeno, para o mercúrio se movimentar em seu interior quando ocorressem dilatação e contração em função da temperatura. • O termômetro de mercúrio ganhou qualidade de instrumento de medida porque apresentava temperatura constante quando colocado em contato com mistura de água e gelo em equlíbrio. • Em 1724, Fahrenheit determinou a temperatura de ebulição da mistura água líquida e seu vapor, completando os pontos de referência para uma escala termométrica. • A Escala Celsius foi estabelecida em 1740 e definiu zero grau Celsius para o gelo em fusão e cem graus Celsius para a água em ebulição. • Unidade de medida do Sistema Internacional (SI) é o Kelvin (K). As Leis das Transformações da Fase Gasosa • Refere-se ao comportamento dos gases quando são alteradas pelo menos duas varáveis, enquanto as demais são mantidas constantes. • Lei de Boyle (1662) – variação do volume em função da pressão. • Lei de Charles e Gay-Lussac (1787) – variação do volume em função da temperatura. • Avogadro (1811) – descreveu a relação entre o volume e o número de moléculas de um gás. Lei de Boyle (Transformação Isotérmica) • “Para uma massa fixa à temperatura constante, o volume é inversamente proporcional à pressão exercida sobre o gás.” Gráfico para a Lei de Boyle Lei de Charles e Gay-Lussac (Transformação Isobárica) • “Para uma massa fixa de gás sob pressão constante, a variação de volume é diretamente proporcional à variação da temperatura absoluta.” • Analisando o gráfico, a extrapolação das retas apresentadas no gráfico, isto é, o prolongamento das linhas em direção a temperaturas mais baixas, resulta no encontro dessas linhas com o eixo da temperatura. • Esse ponto é comum a todas as retas e significa a temperatura na qual os gases teriam volume zero. Esse valor de temperatura é -273,15°C e, em 1848, Lorde Kelvin propôs que essa temperatura fosse considerada o zero absoluto ou zero Kelvin. Transformação Isocórica ou Isovolumétrica • “A pressão e temperatura absoluta de um gás são diretamente proporcionais quando o volume é mantido constante.” • Combinando as equações relativas, obtemos a expressão: A lei de Avogadro • “O volume de um gás qualquer, sob temperatura e pressão dadas, é diretamente proporcional à quantidade de mols do gás.” Gás Ideal • Equação do Gás Ideal: • Substituindo os valores, temos: • Esse valor é representado por R. • Sendo n o número de mols da amostra e R a constante de proporcionalidade, temos a equação de estado de um gás ideal: Unidades de R • O valores de R dependem das unidades de pressão e volume usadas. Referência • MAIA,D.J.;BIANCHI,J.C. de A.Química Geral: Fundamentos. São Paulo: Pearson Prentrel Hall, 2007.
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