Gases parte 1

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ANÁLISE E DESCRIÇÃO ANÁLISE E DESCRIÇÃO 
DO COMPORTAMENTO DE DO COMPORTAMENTO DE 
GASES GASES 
Prof.ª Elisângela Costa Santos
1. O que caracteriza a matéria 1. O que caracteriza a matéria 
na fase gasosa?na fase gasosa?
 Sólido – volume e forma definida;
 Líquido – volume próprio, mas assumem a
forma do recipiente que os contém;
 Gasoso – não têm volume e nem formas
definidas.
 Teoria cinético molecular
 Toda matéria é formada de um número
imenso de partículas (átomos, moléculas e íons)
extremamente pequenas que estão em contínuo
movimento e interagindo umas com as outras.
 O que caracteriza a matéria na
fase gasosa é:
 As partículas movimentam-se muito
rapidamente, portanto, possuem energia
cinética alta quando comparada com a mesma
matéria na fase líquida ou sólida.
 As partículas estão muito distantes umas das
outras, portanto as forças entre elas são
extremamente fracas o que permite o livre
movimento das mesmas.
 Propriedades mensuráveis
 Pressão (P);
 Volume (V);
Quantidade de matéria (n);
 Temperatura (T).
Todo gás exerce uma PRESSÃO, ocupando um certo 
VOLUME à determinada TEMPERATURA
Aos valores 
da pressão, do volume e da temperatura chamamos de
ESTADO DE UM GÁS 
Assim:
V = 5 L
T = 300 K
P = 1 atm
Os valores da pressão, do volume e
da temperatura não são constantes, então, dizemos que 
PRESSÃO (P), VOLUME (V) e TEMPERATURA (T) 
são 
VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS 
P1 = 1 atm
V1 = 6 L
T1 = 300 K
P2 = 2 atm
V2 = 3 L
T2 = 300 K
P3 = 6 atm
V3 = 3 L
T3 = 900 K
Denominamos de pressão de um gás
Força (F) por unidade de área (A) 
100 cm
76 cm
vácuo
1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg
mercúrio
m
er
cú
ri
o
Experiência de TORRICELLI
1 atm
 PRESSÃO
 SI é o pascal e o seu símbolo é Pa
 1Pa, equivale a 7,5x10-3 mmHg ou 1mmHg =
133,32 Pa
 Valores mais altos de pressão são
normalmente expressos em atmosferas (atm),
onde 1 atm=760mmHg.
 VOLUME
 O volume de uma massa gasosa pode ser
facilmente medido.
 Ele é igual ao do recipiente no qual a amostra
está contida.
 QUANTIDADE DE MATÉRIA
 A unidade mol é definida como “a quantidade
de matéria de um sistema contendo tantas
unidades elementares quantos átomos existem
em 0,012kg de carbono-12”, simbolizando 12C.
 TEMPERATURA
 É uma medida de quão quente ou frio está
um objeto, neste caso, uma massa gasosa.
 Ela está relacionada com o movimento das
partículas, ou seja, com a energia cinética.
 A medida dessa propriedade é feita com um
termômetro e a unidade usada para expressá-la
no sistema SI é o Kelvin (K).
 TEORIA CINÉTICO MOLECULAR
DOS GASES: MODELO IDEAL
 Ela se baseia nas seguintes suposições ou
postulados:
1.Um gás consiste de um número muito grande
de partículas (moléculas ou átomos) que estão
em movimento constante e ao acaso.
 TEORIA CINÉTICO MOLECULAR
DOS GASES: MODELO IDEAL
2. As partículas são consideradas como se
fossem infinitamente pequenas, com volume
que pode ser desprezado quando comparado
com os espaços entre elas.
3. As partículas não exercem qualquer tipo de
interação sobre uma outra ou sobre o
recipiente, exceto quando elas colidem entre
si ou com as paredes do recipiente.
 TEORIA CINÉTICO MOLECULAR
DOS GASES: MODELO IDEAL
4. A energia cinética média das partículas de um
gás é proporcional à temperatura
termodinâmica. A uma dada temperatura, as
partículas de todos os gases têm a mesma
energia cinética média.
5. A pressão é resultante das colisões entre as
próprias partículas e entre elas e as paredes
do recipiente.
 TEORIA CINÉTICO MOLECULAR
DOS GASES: MODELO IDEAL
 A pressão resulta das colisões das partículas
com as paredes do recipiente.
 Determinada pela frequência das colisões e
pelo impulso fornecido por colisão.
 TEORIA CINÉTICO MOLECULAR
DOS GASES: MODELO IDEAL
 A temperatura absoluta de um gás é uma
medida da energia cinética média de suas
partículas.
 TEORIA CINÉTICO MOLECULAR
DOS GASES: MODELO IDEAL
 As propriedades físicas de um gás ideal só
dependem da energia cinética de suas
partículas constituintes.
 Independem completamente do volume das
partículas, ou seja, do espaço que elas
ocupam, e das forças de atração entre elas.
 Propriedades da matéria na fase
gasosa
1.A uma dada temperatura, todos os gases se
expandem quando a pressão sobre eles diminui
e, contraem quando a pressão aumenta.
2. A uma dada pressão, todos os gases se
expandem com o aumento da temperatura e se
contraem quando a mesma diminui.
 Propriedades da matéria na fase
gasosa
3. Todos os gases misturam-se uns com os
outros em qualquer proporção.
 Propriedades da matéria na fase
gasosa
Gases podem ser comprimidos por ação de
uma pressão sobre uma amostra contida em um
recipiente fechado, a uma dada temperatura, ou
podem ser expandidos se a pressão é reduzida.
 Propriedades da matéria na fase
gasosa
Compressibilidade / expansibilidade é
explicada pelas distâncias entre as partículas do
gás e pelas forças de atração pouco intensas
entre elas.
 Os gases misturam-se uns com os outros em
todas as proporções. Esta propriedade é
conhecida como miscibilidade e a mistura de
dois ou mais gases é chamado difusão gasosa.
1. Leis dos gases: a aritmética 1. Leis dos gases: a aritmética 
do estado gasoso!do estado gasoso!
 Observações experimentais e de intuições.
 Mudanças na pressão, temperatura, volume e
quantidade de matéria.
 Toda matéria no estado gasoso apresenta
propriedades físicas semelhantes, independente
da sua identidade.
 Robert Boyle (1627-1691);
 Jacques Alexandre César Charles (1746-
1823);
 Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850);
 William Thomson, Lord Kelvin (1824-1907);
 Amadeo Avogrado (1776-1856);
 John Dalton (1766-1844).
 Robert Boyle: volume e pressão
 Boyle observou que quando a temperatura e
a quantidade do gás são mantidas constantes, o
volume varia inversamente com a pressão.
 A expressão matemática que reflete a lei de
Boyle é:
Volume (V) = Constante(k1) / Pressão (P)
 Assim, matematicamente, tem-se:
V= k1 /P
PV = k1 (1)
ESTADO 1
ESTADO 2
P1 = 1 atm
V1 = 6 L
T1 = 300 K
P2 = 2 atm
V2 = 3 L
T2 = 300 K
TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA
Mantemos constante a TEMPERATURA e
modificamos a pressão e o volume de
uma massa fixa de um gás
P1 = 1 atm
V1 = 6 L
T1 = 300 K
1 2 3 4 85 76
1
2
3
4
V (litros)
5
7
6
P (atm)
P2 = 2 atm
V2 = 3 L
T2 = 300 K
P3 = 6 atm
V3 = 1 L
T3 = 300 K
GRÁFICO DA TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA
Pressão e Volume
são
inversamente proporcionais 
P x V = constante
LEI DE BOYLE - MARIOTTE
P1 x V1 = P2 x V2
01) Na respiração normal de um adulto, num minuto são inalados
4,0 litros de ar, medidos a 27oC e 1 atm de pressão. Um mergulhador
a 43 m abaixo do nível do mar, onde a temperatura é de 27oC e a
pressão de 5 atm, receberá a mesma massa de oxigênio se inalar:
a) 4,0 litros de ar.
b) 8,0 litros de ar.
c) 3,2 litros de ar.
d) 0,8 litro de ar.
e) 20 litros de ar.
V1 = 4,0 L
T1 = 27ºC
P1 = 1 atm
V2 = ? L
T2 = 27ºC
P2 = 5 atm
V2 = 0,8 L
P1 x V1 = P2 x V2
1 x 4 = 5 x V2
V2 = 4
5
He
02) Dois balões A e B, estão ligados por um tubo de volume desprezível,
munido de uma torneira. O balão A, de volume igual a 400 mL,
contém gás hélio. No balão B, de volume igual a 600 mL, existe
vácuo. Mantendo-se a temperatura constante, a torneira é aberta
e a pressão final do sistema atinge o valor de 600 mmHg.
A pressão inicial do balão A deve ser igual a:
a) 1500 mmHg.
b) 1200 mmHg.
c) 1000 mmHg.
d) 900 mmHg.
e) 760 mmHg.
A B
VA = 400 mL
He vácuo
VB = 600 mL
T = constante
PF = 600 mmHg
P1 = 1500 mmHg
P1 x V1 = P2 x V2
400 x P1 = 600 x 1000
P1 = 600000
400
VF = 1000 mL
03) A figura mostra um cilindro munido de um êmbolo móvel, que
impede a saída do ar que há dentro do cilindro. Quando o êmbolo
se encontra na sua altura H = 12 cm, a pressão do ar dentro do
cilindro é p0. Supondo que a temperatura é mantida constante,
até que a altura, do fundo docilindro deve ser baixado o êmbolo
para que a pressão do ar dentro do cilindro seja 3 p0?
a) 4/9 cm.
b) 4 cm.
c) 6 cm.
d) 8 cm.
e) 9 cm
H = 12 cm
0 H’ = ? cm
P1 x V1 = P2 x V2
po x V = 3po x V2
V2 = po. V
3 po
V2 = V
3
H = 12 cm V
H = x cm V/3
x =
12 . V
3 . V
x = 4 cm
 Charles e Gay-Lussac: volume e
temperatura
 Charles foi quem descobriu que uma
quantidade de gás, mantida a uma pressão
constante, expande quando aquecida e contrai
quando resfriado.
 Gay-Lussac descobriu que para cada variação
de 1°C na temperatura, o volume aumentava de
1/273,15 em relação àquele ocupado a 0°C.
 Lei de Charles
 A expressão matemática para a lei de Charles
é:
Volume (V) = Constante (k2) x Temperatura (T)
V= k2 x T (2) 
ESTADO 2
V1 = 6 L 
T1 = 300 K
P1 = 1 atm
V2 = 3 L
T2 = 150 K
P2 = 1 atm
ESTADO 1
TRANSFORMAÇÃO ISOBÁRICA
Mantemos constante a PRESSÃO e
modificamos a temperatura absoluta e o volume
de uma massa fixa de um gás
P1 = 2 atm
V1 = 1 L
T1 = 100 K
P2 = 2 atm
V2 = 2 L
T2 = 200 K
P3 = 2 atm
V3 = 3 L
T3 = 300 K
100 200 300 400 800500 700600
1
2
3
4
T (Kelvin)
5
7
6
V (L)
Volume e Temperatura Absoluta
são
diretamente proporcionais 
LEI DE CHARLES E GAY-LUSSAC
V
T
= constante
Na matemática,
quando duas grandezas são diretamente proporcionais,
o quociente entre elas é constante
V
T
=1
1
V
T
2
2
04) No diagrama P x T abaixo, uma certa quantidade de gás ideal
evolui do estado inicial A para um estado final B, conforme
indicado na figura. Qual a razão, VA / VB, entre os volumes inicial
e final do gás?
a) 1/ 3.
b) 1/ 2.
c) 1.
d) 2.
e) 3.
P
PA
TA
T
2 TA0
A B
Do ponto A ao ponto B a pressão é constante “PA”
Transformação ISOBÁRICA
V1 V2
T1 T2
=
VA
TA
VB
2 TA
VA TA
VB 2 TA
=
VA 1
VB 2
=
05) Durante o inverno do Alasca, quando a temperatura é de – 23 C,
um esquimó enche um balão até que seu volume seja de 30 L.
Quando chega o verão a temperatura chega a 27 C. Qual o
inteiro mais próximo que representa o volume do balão, no
verão, supondo que o balão não perdeu gás, que a pressão
dentro e fora do balão não muda, e que o gás é ideal?
V1 = 30 L
T1 = – 23 ºC
P1 = P atm
V2 = ? L
T2 = 27ºC
P2 = P atm
= 250 K
= 300 K
V1 V2
T1 T2
=30
250 300
250 x V2 = 30 x 300 
9000
V2 =
250
V2 = 36 L 
06) Uma estudante está interessada em verificar as propriedades
do hidrogênio gasoso a baixas temperaturas. Ela utilizou,
inicialmente, um volume de 2,98 L de H2(g), à temperatura ambiente
(25 C) e 1atm de pressão, e resfriou o gás, à pressão constante, a
uma temperatura de – 200 C. Que volume desse gás a estudante
encontrou no final do experimento?
a) 0,73 mL.
b) 7,30 mL.
c) 73,0 mL.
d) 730 mL.
e) 7300 mL.
V1 = 2,98 L
T1 = 25 ºC
P1 = 1 atm
V2 = ? L
T2 = – 200ºC
P2 = 1 atm
= 298 K
= 73 K
V1 V2
T1 T2
=
2,98
298 73
298 x V2 = 2,98 x 73 
217,54
V2 =
298
V2 = 0,73 L 
V2 = 730 mL