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Disciplina: 3ZFSQA – Físico-Química A
Professor: Alex Molina Manfredi
Cap. 01 - Estado Gasoso
Natureza dos Gases
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• Os gases assumem o volume e formato do
recipiente.
• Os gases são mais compressíveis do que
sólidos e líquidos.
• Os gases misturam-se igualmente e
completamente quando confinados em
um recipiente.
• Os gases são muito menos densos do que
sólidos e líquidos
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Pressão
A pressão que um gás exerce
sobre as paredes do recipiente
que o contém é o resultado das
colisões das moléculas com a
superfície do recipiente.
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Pressão (Barômetro)
Um barômetro é usado para medir
a pressão da atmosfera. A pressão
atmosférica é equilibrada pela
pressão exercida pela coluna de
mercúrio que cai até a altura
apropriada.
Exemplo 1.1 - Suponha que
a altura da coluna de
mercúrio em um barômetro
seja 760 mm em 15°C.
Dado que a densidade do
mercúrio a 15°C é 13,595
g.cm-3 (correspondendo a
13.595 kg.m-3) e a
aceleração da gravidade na
superfície da Terra é 9,8
m.s-2. Qual a pressão
atmosférica em Pa?
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Cálculo da pressão atmosférica a partir da altura de uma coluna de líquido.
760 mm
P = ? kPa
Pressão (Barômetro)
Exemplo 1.2 – A densidade
da água em 20°C é 0,998
g.cm-3. Que altura tem a
coluna de líquido de um
barômetro de água em
20°C quando a pressão
atmosférica corresponde a
760 mmHg?
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Cálculo da pressão atmosférica a partir da altura de uma coluna de líquido.
h = ?
P = 
760 mmHg
Pressão (Barômetro)
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Pressão (Manômetro)
(a) Manômetro de tudo aberto:
a pressão no interior do aparelho
ao qual o tubo fino horizontal
está ligado trabalha contra a
pressão externa.
(b) Manômetro de tubo fechado:
a pressão no aparelho ligado é
proporcional à diferença das
alturas do líquido nos dois braços.
aparelho
v
á
c
u
o
a
t
m
o
s
f
e
r
a
Exemplo 1.3 – A altura do
mercúrio na coluna do
lado do sistema de
manômetro de tubo
aberto estava 30 mm
acima daquela do lado
aberto quando a pressão
atmosférica correspondia a
760 mmHg. Calcule a
pressão em Pa.
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Cálculo da pressão de um gás no manômetro.
Pressão (Manômetro)
3
0
 
m
m
Gás
a
t
m
o
s
f
e
r
a
Exemplo 1.4 - Qual é a
pressão dentro de um
sistema quando um
manômetro de tubo
fechado mostra uma
diferença de altura de 10
cm (mais alto do lado
fechado)?
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Cálculo da pressão de um gás no manômetro.
Pressão (Manômetro)
1
0
 
c
m
Gás
v
á
c
u
o
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Leis dos Gases
(a) No experimento de Boyle, um
gás é aprisionado pelo mercúrio
no lado fechado de um tubo em
forma de J.
(b) O volume do gás aprisionado
diminui quando a pressão sobre
ele aumenta pela adição de
mercúrio pelo lado aberto do
tubo.
Leis dos Gases
Lei de Boyle: Para uma quantidade fixa de gás em
temperatura constante, o volume é inversamente
proporcional à pressão.
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Leis dos Gases
(a) Pressão em função do volume em temperatura
constante (isoterma). Note que o volume do gás duplica
quando a pressão se reduz à metade.
(b) P em função de 1/V. A inclinação da reta é igual a k1
Leis dos Gases
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Exemplo 1.5 – Uma amostra de neônio cujo volume é
10,0 L em 300 Torr se expande isotermicamente em
um tubo evacuado cujo volume é 20,0 L. Qual é a
pressão final do neônio no tubo?
Aplicação da lei de Boyle
Exemplo 1.6 – Em uma refinaria de petróleo, um
cilindro de 750 L contendo o gás etileno em 1,00 bar
foi comprimido isotermicamente até 5,00 bar. Qual é
o volume final da amostra?
Leis dos Gases
Lei de Charles: O volume de uma quantidade fixa de gás
sob pressão constante varia linearmente com a
temperatura.
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Leis dos Gases
15
Lei de Charles: A pressão de uma quantidade fixa de gás
sob volume constante varia linearmente com a
temperatura.
Leis dos Gases
A extrapolação de dados para
um certo número de
pressões diferentes sugere
que o volume do gás deve ser
igual a 0 em T = 0 (-273°C),
considerado como o zero
absoluto.
P1
P2
P3
P4
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Leis dos Gases
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Exemplo 1.7 – Um tanque rígido de oxigênio
colocado no exterior de um edifício tem a pressão de
20,00 atm às 6 horas da manhã, quando a
temperatura é 10°C. Qual será a pressão no tanque
às 18 horas, quando a temperatura chega a 30°C ?
Aplicação da lei de Charles
Leis dos Gases
Lei de Avogadro: a pressão e temperatura constantes, o
volume de um gás é diretamente proporcional ao
número de mols do gás.
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Leis dos Gases
Lei dos Gases Ideais: a lei dos gases ideais, PV=nRT, é
uma equação que resume as relações que descrevem a
resposta de um gás ideal a mudanças de pressão,
volume, temperatura e quantidade de moléculas.
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Leis dos Gases
Exemplo 1.8 – Imagine que ao se empurrar o pistão de uma
bomba de bicicleta, o volume dentro da bomba diminui de
100 cm3 para 20 cm3 antes que o ar comprimido flua para o
pneu. Suponha que a compressão é isotérmica. Calcule a
pressão do ar comprimido na bomba, se a pressão inicial é
1,00 atm.
Uso da lei dos gases quando uma variável se altera
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Leis dos Gases
Exemplo 1.9 – Em uma experiência para investigar as
propriedades do gás refrigerante usado em um sistema de ar-
condicionado, determinou-se que 500 mL de uma amostra, em
28,0°C, exercem 92 kPa de pressão. Que pressão exercerá a
amostra quando for comprimida até 300 mL e resfriada até -5,0°C?
Uso da lei dos gases quando duas variáveis se alteram
?
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Densidade dos Gases
Dispositivo para medir a
densidade de um gás. Enche-se
o balão de volume conhecido
com o gás em estudo a uma
certa temperatura e pressão.
Densidade dos Gases
Exemplo 1.10 – O composto orgânico volátil geraniol, um
componente do óleo de rosas, é usado em perfumaria. A
densidade do vapor em 260°C e 103 Torr é 0,480 g.L-1. Qual é a
massa molar do geraniol?
Cálculo da massa molar de um gás a partir de sua densidade
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Exemplo 1.11 – O óleo obtido de folhas de eucalipto contém o
composto orgânico volátil eucaliptol. Em 190°C e 60,0 Torr, uma
amostra do vapor de eucaliptol tem densidade 0,320 g.L-1. Calcule
a massa molar do eucaliptol.
Estequiometria das reações de gases
Exemplo 1.12 – O dióxido de carbono gerado pelos tripulantes na
atmosfera artificial de submarino e espaçonaves deve ser
removido do ar e o oxigênio, recuperado. Grupos de projetistas de
submarinos investigaram o uso do superóxido de potássio, KO2,
como purificador de ar, porque esse composto reage com o
dióxido de carbono e libera oxigênio.
4 KO2(s) + 2 CO2(g)� 2 K2CO3(s) + 3 O2(g)
Calcule a massa de KO2 que reage com 100 L de dióxido de
carbono em 25°C e 1,0 atm.
Cálculo da massa de uma substância que reage com um dado volume de gás
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Estequiometria das reações de gases
Exemplo 1.13 – Calcule o volume de dióxido de carbono, ajustado
para 25°C e 1,0 atm, que as plantas utilizam para produzir 1,00 g
de glicose, C6H12O6, por fotossíntese na reação
CO2(g) + H2O (l)� C6H12O6(s) + O2(g)
Cálculo da massa de uma substância que reage com um dado volume de gás
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Mistura de Gases
Uma mistura de gases que não reagem entre si
comporta-se como um gás simples (ideal).
John Dalton 
(Lei das Pressões Parciais)
A pressão total de uma 
mistura de gases é a soma 
das pressões parciais de 
seus componentes.
P = PA + PB + ...
gás A gás B A + B
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Mistura de Gases
Exemplo 1.14 – Certa amostra de ar seco com massa total 1,00 g
compõe-se quase completamente de 0,76 g de nitrogênio e0,24
g de oxigênio. Calcule as pressões parciais desses gases quando a
pressão total é 0,87 atm.
Cálculo das Pressões Parciais
Exemplo 1.15 – Uma mistura neônio-oxigênio contém 141,2 g
de oxigênio e 335,0 g de neônio. A pressão nos tanques de gás é
50,0 atm. Qual é a pressão parcial de oxigênio nos tanques?
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Difusão: é a dispersão gradual de uma substância em outra
substância.
Efusão: é a fuga de um gás para o vácuo através de um
orifício pequeno.
Difusão e Efusão
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• Quando a temperatura é constante, a velocidade de efusão de um gás é
inversamente proporcional à raiz quadrada de suamassa molar.
Thomas Graham (século XIX):
• A velocidade média das moléculas de um gás é proporcional à raiz
quadrada da temperatura.
Difusão e Efusão
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Difusão e Efusão
Raiz quadrada da velocidade
quadrática média das moléculas
de cinco gases, em 25°C, em
metros por segundo.
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Distribuição de velocidades de Maxwell
Faixa de velocidades das
moléculas de três gases,
em 300 K. Quanto maior
foi a massa molar, menor
será a velocidade média.
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Distribuição de velocidades de Maxwell
As curvas correspondem
às velocidades de uma
única substância em
temperaturas diferentes.
Quanto mais alta for a
temperatura, maior será a
velocidade média.
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Distribuição de velocidades de Maxwell
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Fator de compressão (Z)
Gases Reais
Todos os desvios do comportamento
ideal estão relacionados à existência
de forças intermoleculares, isto é,
atrações e repulsões entre moléculas.
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Estimativa da pressão de um gás real
Exemplo 1.16 – Um tanque de 10 L que contém 25 mols de O2
está instalado em uma loja de artigos de mergulho na
temperatura de 25°C. Use os parâmetros a = 1,364 L2.atm.mol-2
e b = 3,19 x 10-2 L.mol-1 e a equação de van der Waals para
calcular a pressão no tanque.
Gases Reais
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