Artigo Quimica gases

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
 CAMPUS PAU DOS FERROS
PROFESSORA: Dra. SHIRLENE K. S. CARMO
 TURMA: 01
 
 
 
 
JOSÉ RENATO DE NÉ
JOÃO VICTOR ARAUJO DE LIMA
 
 
 
ARTIGO DE QUÍMICA GERAL 
 
 
 
 
 
 
 
 A LEI DOS GASES: EQUAÇÃO DE UM GÁS IDEAL 
 
 
 
 
 
 
 
 Pau dos Ferros - RN
2017 
Resumo: Este trabalho tem como objetivo o estudo das características moleculares diferentes e particulares de um gás ideal. Ao longo do desenvolvimento será exposto os resultados formulados a partir de variáveis como a temperatura, a pressão, e o volume. Que são explicadas pelas principais leis dos gases e pela equação de um gás ideal. A partir disso será explicado como ocorre a variação de comportamento dos gases quando forem submetidos a diferentes temperaturas e pressões. Por meio de um experimento prático, será explanado a aplicação desses estudos.
Palavras chaves: Gás, Leis, equações, pressão, temperatura, volume.
Introdução
Os gases são fluidos que não possuem forma, nem volume próprio. Essas características serão determinadas pelo meio ou recipiente em que estão presentes ou armazenados. A forma e o volume dos gases são diretamente dependentes do ambiente que fazem parte. Isso ocorre porque as moléculas dos gases, diferente dos sólidos e líquidos, estão muito separadas uma das outras. Para o estudo e análise comportamental desses fluidos, teorias experimentais procuram destacar relações entre o meio e os gases.
Essa relação propõe o estudo de um modelo de “Gás Ideal” ou “Gás Perfeito”. Esses modelos idealizados, são utilizados para facilitar o estudo sobre os gases, uma vez que a maioria deles se comportam como um "gás ideal".
Com esse objetivo, as leis dos gases foram criadas em meados do final do século XVIII, quando os cientistas, por meio de suas pesquisas, concluíram que era possível estabelecer as relações entre a pressão, o volume e a temperatura de uma amostra de gás por meio de método formulado. Assim seria obtida uma fórmula válida para todos os gases. 
O estudo do comportamento dos gases deve ser feito sempre a partir de suas três variáveis de estado: pressão, temperatura e volume. É importante ressaltar que as três leis dos gases que serão abordadas posteriormente expõem o comportamento dos gases perfeitos ou ideais, na medida que uma de suas grandezas, seja pressão, temperatura ou volume, é constante, enquanto outras duas são variáveis.
Desenvolvimento
O estudo dos gases por meio de fórmulas teve início com Torricelli, quando mediu sua pressão e apresentou adequadas explicações sobre o fenômeno dos gases. Todos esses estudos contribuíram para a disseminação de teorias sobre o comportamento desses fluidos em especial. Devido a variação de comportamentos numa ampla variedade de condições, como à boa aproximação com moléculas que estão mais afastadas, originou-se as primeiras equações de estado para um gás ideal, derivada da teoria cinética. 
De acordo com essa teoria, “um gás ideal é constituído por um grande número de pequenas partículas (átomos ou moléculas), que estão em constante e aleatório movimento”. Essas partículas se deslocam rapidamente e colidem constantemente umas com as outras gerando o que chamamos de energia cinética de partículas. Podemos analisar um comportamento comum como, por exemplo: Em um recipiente fechado, as partículas dos gases exercerão uma força de colisão entre si e com as paredes do recipiente. Esse deslocamento das partículas produzirá energia. Essa energia levará as partículas a procurarem um meio mais despeço. Esse comportamento gera o que chamamos de pressão dos gases. 
A partir do estudo das características de um gás, como capacidade de compressão, temperatura ou ainda massa e volume. Vários estudiosos desenvolveram teorias (leis) que estudam e formulam essas principais características. Vejamos essas principais leis:
Lei Boyle-Mariotte 
Determinada pelo físico e naturalista inglês Robert Boyle (1627-1691) e o físico francês Edme Mariotte (1620-1684) que realizaram experimentos sobre a variação da pressão e do volume dos gases submetidos a uma mesma temperatura, ou seja, uma temperatura constante. Essa lei afirma que a temperatura de uma amostra de gás permanece constante e sua variação de volume é inversamente proporcional a sua variação da pressão. 
Dada pela expressão, pV = a
onde:
p = pressão da amostra gasosa
V = volume 
a = amostra de gás (depende da temperatura em que ocorre a transformação)
Na prática, essa lei está diretamente relacionada às transformações isotérmicas, que são aquelas que ocorrem a uma temperatura constante e que suas variações de volume estão relacionadas a variação da pressão.
Para dar exemplo de como o volume varia em relação à pressão, “imagine uma seringa, cujo orifício está fechado e o êmbolo pressionado. Veremos que quanto maior for a pressão externa aplicada sobre o êmbolo da seringa, menor será o volume do ar dentro da seringa”.
Lei de Charles e Gay-Lussac
Formulada pelo cientista francês Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850). Ele realizava experimentos como ilustrado posteriormente: -Havia em um recipiente um determinado gás submetido ao aumento de sua temperatura (temperatura não constante), ou seja, o sistema recebeu calor. A partir isso, a energia cinética das partículas aumentou. Isso levou a afirmar que quanto maior for a temperatura, maior será a velocidade das moléculas do gás, e que, a pressão se manterá constante, mas, com o aumento da velocidade das partículas, o volume ocupado por esse gás irá aumentar.
A expressão formulada a partir desse estudo é definida por,
V0 = V
T0 T
Onde:
V = volume 
T = temperatura
V0 e T0 = são assim expressos pois haverá um volume e uma temperatura inicial sujeito a variações
Obs.: Essa proporcionalidade volume e temperatura só são válidas para a escala Kelvin.
Isso pode ser visto com um experimento simples: ao colocarmos um balão em um recipiente com água quente, sua temperatura aumentará e seu volume também. Isso é visto pelo enchimento do balão. Já ao ser colocado em um recipiente com água e gelo, ele murchará, ou seja, com a diminuição da temperatura, o volume ocupado pelo gás também diminui. Houve variação de temperatura e volume, mas não na pressão. Assim confirmando essa segunda lei dos gases.
A lei de Charles e Gay-Lussac também é conhecida Transformação Isobárica. Aquela em que, num processo termodinâmico de um gás ideal, a pressão permanece constante durante todo processo.
Lei geral dos gases perfeitos ou ideais
Essa lei, formulada a partir das leis anteriores, procura relacionar em um método mais geral, as transformações de massa gasosa, relacionando todas as variáveis: temperatura, pressão e volume. 
A partir da lei de Boyle, ficou estabelecido uma relação isotérmica para o comportamento dos gases. A partir da lei da transformação isobárica de Charles, ficou estabelecido uma relação da pressão como uma variável constante.
Analisando esses dois conceitos anteriores, percebemos que é possível relacionar dois estados diferentes de uma transformação gasosa, desde que não haja variação na massa da amostra gasosa, ou seja, se trata de transformações Isocóricas. Através da equação de Clapeyron é possível obter uma lei que relaciona esses dois estados diferentes de uma transformação gasosa, desde que não haja variação na massa do gás.
Essa equação é dada por,
PV = nRT
Onde 
n = Nº de mols 
R = constante
T = Temperatura (ºk)
P = Pressão (atm, pa ou mmhg)
V = Volume 
De modo geral, a lei de geral dos gases perfeitos une as leis de transformação com diferentes variáveis constantes. 
Metodologia
Para um entendimento melhor sobre as leis dos gases foi feito o experimento usando uma latinha de Cerveja. As imagens a seguir ilustram o procedimento:Primeiro submete a latinha a uma temperatura constante
Depois que a latinha alcançou uma temperatura elevada, foi colocada em contato com um recipiente com agua gelada
Após o contato com a agua a latinha sofreu deformação instantânea
Esse fenômeno se deu pela seguinte explicação: 
Quando a lata é colocada na agua, o vapor volta a ficar líquido, ocupando menos volume e diminuindo a pressão interna da latinha. Visto que a pressão externa fica maior, a latinha é amassada. 
Foi mostrado em um experimento simples a aplicação da primeira lei dos gases de Boyle-Mariotte. Esta lei explica a relação de variação do volume e da pressão quando o gás está em um meio interno submetido a uma temperatura constante. Logo houve uma variação da pressão e do volume do gás nesse experimento apresentado.
Conclusão
Conclui-se a partir desses estudos e desta prática, que os gases são constituídos de pequenas partículas denominadas moléculas que se movimentam desordenadamente em todas as direções e sentidos, que partindo de um princípio físico-químico está diretamente relacionado a energia cinética das partículas de um gás ideal. Notamos que estado de um gás é caracterizado por três grandezas físicas: o volume, a pressão e a temperatura, que são denominadas variáveis de estado de um gás.
A partir do estudo das variáveis de um gás, surgiram as três leis fundamentais que proporcionam a análise das características desses fluidos, propondo uma de suas variáveis como uma constante, na qual, é responsável pela variação das outras duas.
Essa variação é bem explicada na relação existente entre volume e pressão que serão inversamente proporcionais mantendo uma temperatura constante, como se pôde ver na lei de Boyle. E que a pressão é constante em um sistema de volume e temperatura inversamente proporcionais, como se pôde ver na lei de Charles. E ainda a relação evidenciada pela lei geral dos gases perfeitos em um sistema de conservação da massa.