1ª Aula - Gases

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Introdução- Conceitos preliminares
Profª. Msc. Viviana Maria da Silva Rocha
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A físico-química é a disciplina que estuda as propriedades físicas e químicas da matéria, através da física (termodinâmica e a mecânica quântica) e a química.
Mudanças de temperatura, pressão, volume, calor e trabalho de sistemas nos estados sólidos, líquidos e gasosos estão relacionados com microscópicas interações moleculares e atômicas.
A físico-química moderna é firmemente relacionada com a física. 
A físico-química também trata das soluções e suas propriedades coligativas , fundamental para a ciência dos materiais.
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SOLIDO
LÍQUIDO
GÁS
ESTADO DA
MATERIA
COMPORTAMENTO 
DA MATERIA
TRANSFORMAÇÕES
ENERGIA
CALOR / TRABALHO
TERMODINÂMICA
ESPONTANEIDADE E EQUILÍBRIO
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Revisão:
Metodologia científica;
Matéria;
Substâncias;
Ligações químicas.
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LIGAÇÕES QUÍMICAS
Ligações intramoleculares: Iônica e Covalente
Forças intermoleculares:
Polaridade das ligações;
Polaridade das moléculas;
Geometria molecular;
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Profª. Msc. Viviana Maria da Silva Rocha
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Gás- fluido elástico que não pode ser condensado apenas por aumento de pressão, requer um abaixamento de temperatura.
Vapor- fase que pode coexistir em equilíbrio com a fase líquida. Pode ser condensado apenas por aumento de pressão ou abaixamento de temperatura.
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Os gases tendem a ocupar o volume total de seus recipientes;
Apresentam alta compressibilidade e expansibilidade;
Os gases sempre formam misturas homogêneas com outros gases;
As forças intermoleculares dos gases são muito pouco intensas.
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Teoria desenvolvida para explicar o comportamento dos gases em condições ideais.
Suposições:
Os gases consistem de um grande número de moléculas em movimento aleatório constante.
O volume de moléculas individuais é desprezível comparado ao volume do recipiente.
As forças intermoleculares presentes em um gás são insignificantes de forma que podem ser desprezadas.
A energia pode ser transferida entre as moléculas, mas a energia cinética total é constante à temperatura constante
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A teoria cinética molecular nos fornece um entendimento sobre a pressão e a temperatura no nível molecular.
A pressão de um gás resulta do número de colisões por unidade de tempo nas paredes do recipiente. A ordem de grandeza da pressão é dada pela freqüência e pela força de colisão das moléculas.
As moléculas de um gás têm uma energia cinética média, cada uma com energia diferente.
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Estados dos gases
Pressão
Temperatura
As leis dos gases
 As leis empíricas dos gases
 A lei dos gases perfeitos
 Misturas de gases
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Gás: Expande espontaneamente para preencher completamente o volume de seu recipiente de maneira uniforme.
Variáveis de comportamento dos gases: 
 Pressão (P);
	Volume (V);
 Temperatura (T);
 	Quantidade de substância (n ou m). 
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Pressão: é a força atuando em um objeto por unidade de área. 
A unidade SI de pressão é o pascal:
1Pa = 1 N m-2
Origem da força: colisões
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Unidades de pressão
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Volume: é a porção de espaço ocupada pela massa gasosa. O volume de um gás é o próprio volume do recipiente que o contém.
Temperatura: variável diretamente proporcional à energia cinética média das moléculas do sistema.
Reflexo do grau de agitação das moléculas do sistema.
T(K)= t (ºC) + 273,15 
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Expansibilidade;
Baixa densidade;
Difusibilidade;
Compressibilidade;
Dilatabilidade.
COMPORTAMENTO DOS GASES
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Estado de um gás depende de 4 variáveis
Gás puro:
Volume que ocupa, V
Quantidade de substância (número de moles) , n
Pressão, P
Temperatura , T
Se três variáveis especificadas  quarta variável fixada 
Equação de Estado: p = f ( T, V, n)
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Robert Boyle e Edme Mariotte realizaram experimentos com gases, variando a sua pressão e acompanhando o valor do volume, mantendo a temperatura constante.
Compressão do gás Hidrogênio à 25ºC.
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 PRESSÃO x VOLUME
Lei de Boyle:
A pressão e o volume de uma quantidade fixa de gás, a uma temperatura constante estão relacionados por:
				
				
RELAÇÃO ENTRE AS VARIÁVEIS
Temperatura cte
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TEMPERATURA x VOLUME
Lei de Charles :
	Um gás mantido a pressão constante varia seu volume linearmente com a temperatura.
Ou seja:
Pressão cte
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TEMPERATURA x PRESSÃO
Lei de Gay-Lussac:
Um gás mantido a um volume constante, varia sua pressão linearmente com a temperatura.
Ou seja:
Volume cte
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Vm = V / n
Princípio de Avogadro: 
“Volumes iguais de gases, nas mesmas condições de temperaturas e pressão contêm o mesmo número de moléculas”
V = constante x n (a pressão e temperatura constantes)
RELAÇÃO ENTRE AS VARIÁVEIS
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A hipótese de Avogadro: volumes iguais de gases à mesma temperatura e pressão irão conter o mesmo número de moléculas.
A lei de Avogadro: o volume de gás a uma dada temperatura e pressão é diretamente proporcional à quantidade de matéria do gás.
RELAÇÃO ENTRE AS VARIÁVEIS
V = cte x n 
(P e T cte)
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Combinação das leis empíricas
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 Se PV=nRT, e n e R são constantes, temos:
Essa equação é válida apenas para uma massa fixa de gases ideais.
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A densidade por definição relaciona massa e volume;
Ao ajustar a equação dos gases ideais, com M sendo a massa molar, tem-se:
Em sistemas abertos: P, M e R são constantes. Logo, densidade e temperatura são inversamente proporcionais.
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Para uma mistura de gases, o estado do sistema também depende da composição.
Variáveis de composição:
Fração molar: 
Fração mássica:
MISTURA DE GASES
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A pressão exercida por uma mistura de gases é a soma das pressões parciais dos gases que a compõem.
Lei de Dalton
A pressão parcial de um gás numa mistura é a pressão que o gás exerceria se ocupasse, sozinho, todo o volume da mistura. 
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Fração molar- fração de moles de um gás J, no total de moles, n
onde n= nA + nB + ...
xA + xB + ... = 1
Pressão parcial
pA + pB + ... = (xA + xB +...)p =p
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