aula_01

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Gases parte 1
Explicando variáveis termodinâmicas:
Pressão, volume e temperatura
Pressão e Volume
Fisicamente a pressão é a relação entre a força e a 
área da superfície no qual ela é aplicada.
Quanto maior a força que atua sobre uma 
determinada área, maior a pressão.
Em um gás, a força é representada pela quantidade 
de choques das partículas com as paredes do 
recipiente no qual ele está preso.
Oque isso representa?
Pressão: É a quantidade de choques que as 
partículas causam sobre a parede do 
recipiente.
Sua unidade na SI (sistema internacional de 
medidas) é o pascal que é definido como 1 
newton por metro quadrado.
Oque isso representa?
Pressão: É a quantidade de choques que as 
partículas causam sobre a parede do 
recipiente.
Temperatura = 300 K; Pressão = 1,2 atm; Volume = 100 nm
Choques Teste 1 Teste 2 Teste 3 Média
18 14 15 15,7
Temperatura = 300 K; Pressão = 2,3 atm; Volume = 50 nm
Choques Teste 1 Teste 2 Teste 3 Média
19 23 17 19,7
Oque isso representa?
Volume: É o espaço ocupado pelo gás em 
determinadas condições de pressão e 
temperatura.
Sua unidade na SI (sistema internacional de 
medidas) é o metro cúbico que corresponde à 
1000 litros.
Temperatura
Fisicamente a temperatura é uma grandeza que 
mensura o grau de agitação das moléculas, assim 
como a energia cinética das partículas. 
No zero absoluto (0 K) as partículas encontram-se 
imóveis e a medida que aumentam sua velocidade 
de movimento, a temperatura do meio aumenta.
No formalismo termodinâmico, podemos dizer que a 
temperatura é a variação da energia interna do 
sistema em função da variação da entropia.
Oque isso representa?
Temperatura: É a medida da energia cinética 
(energia do movimento) das partículas do meio.
Sua unidade na SI (sistema internacional de 
medidas) é o Kelvin. Que pode ser escrito 
como: T(K) = t(ºC) + 273,15
Oque isso representa?
Temperatura: É a medida da energia cinética 
(energia do movimento) das partículas do meio.
Temperatura = 150 K; Pressão = 1,2 atm; Volume = 50 nm
Choques Teste 1 Teste 2 Teste 3 Média
15 13 14 14
Temperatura = 300 K; Pressão = 2,3 atm; Volume = 50 nm
Choques Teste 1 Teste 2 Teste 3 Média
19 23 17 19,7
Temperatura = 450 K; Pressão = 3,5 atm; Volume = 50 nm
Choques Teste 1 Teste 2 Teste 3 Média
27 28 30 28,3
Gases parte 2
A DIFERENÇA ENTRE GAS IDEAL E REAL
A importância de estudar gases
Estrutura mais simples da matéria: Como as
partículas apresentam-se muito distantes uma
das outras, consideramos que cada partícula é
como um sistema isolado.
Baseado em seu estudo podemos definir
comportamentos termodinâmicos de todo tipo
de material! (Afinal, pegamos um modelo mais
simples para desenvolver um mais complexo)
Tamanho das partículas
GÁS IDEAL
O tamanho das 
partículas é nulo.
GÁS REAL
Cada tipo de molécula 
apresenta um 
tamanho de partícula 
definido.GÁS IDEAL
As partículas são 
hipotéticas. GÁS REAL
As partículas são 
verdadeiras.
Tamanho das partículas
GÁS IDEAL GÁS REAL
Interação entre as partículas
GÁS IDEAL
Não existem forças 
atrativas ou repulsivas 
entre as partículas.
GÁS REAL
Existem forças de 
interação entre as 
partículas, 
dependendo da 
pressão, podem ser 
atrativas ou 
repulsivas.
GÁS IDEAL GÁS REAL
Interação entre as partículas
Interação entre as partículas
GÁS IDEAL
Não muda de estado 
físico com a variação 
da pressão.
GÁS REAL
Liquefaz em pressões 
elevadas
Choque entre as partículas
GÁS IDEAL
A colisão entre as 
partículas é 
perfeitamente 
elástica. (As 
partículas transferem 
energia mas não se 
deformam).
GÁS REAL
Nas condições 
adequadas, as 
colisões podem 
deformar as 
partículas.
Choque entre as partículas
GÁS IDEAL
Não há reação no gás 
independente das 
condições.
GÁS REAL
Pode haver reações 
químicas no gás.
Antes da colisão
Depois da colisão
Antes da colisão
Depois da colisão
Quando um gás real se 
comporta como gás ideal?
Quando a pressão é baixa e a temperatura é 
alta, para que a distância entre as moléculas 
seja a maior possível. Nessas condições, os 
choques entre as moléculas se tornam 
praticamente elásticos.
Nas condições comuns de pressão e 
temperatura da Terra (25 ºC e 1 atm), a 
maioria dos gases comporta-se como ideal.
Gases parte 3
LEI DE BOYLE
Robert Boyle (1627 – 1691)
Natural de: Lismore, Irlanda.
Principal local de trabalho: Londres, 
Inglaterra.
Ano de desenvolvimento de sua 
teoria com gases: 1662 
Edme Mariotte (1620 – 1684)
Natural de: Dijon, França.
Principal local de trabalho: 
Académie des Sciences, França.
Ano de desenvolvimento de sua 
teoria com gases: 1676
A Lei de Boyle
Enuncia que: à
temperatura constante, a
pressão de um gás é
inversamente proporcional
ao volume ocupado por
ele. Ou seja: Quando
aumentamos a pressão o
volume diminui e quando
diminuímos a pressão o
volume aumenta.
A Lei de Boyle
Matematicamente podemos dizer que:
P x V = C ou P= C/V
Onde: P é a pressão
V é o volume
C é uma constante
A Lei de Boyle
Temperatura = 300 K
Volume 
(dm3)
Pressão 
(atm) P x V
150 3,9 585,0
125 4,7 587,5
100 5,8 580,0
75 7,8 585,0
50 11,7 585,0
40 60 80 100 120 140 160
4
6
8
10
12
 
 
P
re
s
s
ã
o
 (
a
tm
)
Volume (nm
3
)
Gases parte 4
LEI DE CHARLES E LEI DE GAY LUSSAC
Jacques Alexandre Cesar Charles (1746 – 1823)
Natural de: Beaugency, França.
Principal local de trabalho: 
Conservatoire national des arts et 
métiers, França.
Ano de desenvolvimento de sua 
teoria com gases: 1787 
Louis Joseph Gay-Lussac (1778 – 1850)
Natural de: Saint Léonard de 
Noblat, França.
Principal local de trabalho: 
Universidade de Paris, França.
Ano de desenvolvimento de sua 
teoria com gases: 1802
A Lei de Charles
Enuncia que: a uma pressão constante, o
volume de um gás é proporcional à sua
temperatura. Ou seja: Quando aumentamos a
temperatura o volume aumenta e quando
diminuímos a temperatura o volume diminui.
A Lei de Charles
A uma pressão constante, o volume de um gás é proporcional
à sua temperatura. Ou seja: Quando aumentamos a
temperatura o volume aumenta e quando diminuímos a
temperatura o volume diminui.
Pressão = 5,8 atm
Temperatura 
(K)
Volume 
(nm3)
150 50
200 67
250 83
300 100
350 117
A Lei de Gay-Lussac
Enuncia que: a um volume constante, a
pressão de um gás é proporcional à sua
temperatura. Ou seja: Quando aumentamos a
temperatura a pressão aumenta e quando
diminuímos a temperatura a pressão diminui.
P P
A Lei de Gay-Lussac
A um volume constante, a pressão de um gás é proporcional
à sua temperatura. Ou seja: Quando aumentamos a
temperatura a pressão aumenta e quando diminuímos a
temperatura a pressão diminui.
Volume = 100 nm3
Temperatura 
(K)
Pressão 
(atm)
150 2,9
200 3,9
250 4,9
300 5,9
350 6,8
A Lei de Charles e a escala Kelvin
O zero absoluto ou zero
kelvin é a temperatura no
qual o volume de um mol
de gás ideal à 1 atm de
pressão é igual a zero.
Gases parte 5
O princípio de Avogadro
Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro 
(1776 – 1856)
Natural de: Turim, Itália.
Principal local de trabalho: 
Universidade de Turim, França.
Ano de desenvolvimento de sua 
teoria com gases: 1811 
Curiosidade: Formou-se aos 16 anos 
e aos 20 defendeu seu doutorado... 
Em direito
O principio de Avogadro
Enuncia que: iguais volumes de gases diferentes,
sob as mesmas condições de pressão e de
temperatura, contêm igual número de moléculas.
NA = 6,022 x 10
23
O principio de Avogadro a 
temperatura e volume constantes
O principio de Avogadro a 
temperatura e volume constantes
Volume = 50 nm3
Temperatura = 300 K
Número de 
partículas
Pressão 
(atm)
20 4,7
30 7,0
40 9,3
50 11,7
60 14,0
O principio de Avogadro a 
temperatura e pressão constantes
Pressão = 4,7 atm
Temperatura = 300 K
Número de 
partículas
Volume 
(nm3)
20 50
30 75
40 100
50 125
60 150
O principio de Avogadroa 
temperatura e pressão constantes
O principio de Avogadro a 
pressão e volume constantes
Volume = 50 nm3
Pressão = 4,7 atm
Número de 
partículas
Temperatura 
(K)
20 300
30 200
40 150
50 120
60 100
O principio de Avogadro a 
pressão e volume constantes
Volume = 50 nm3
Pressão = 4,7 atm
Número de 
partículas
1/T
(K-1)
20 0,00333
30 0,005
40 0,00667
50 0,00833
60 0,01
O principio de Avogadro a 
pressão e volume constantes
O principio de Avogadro
Maior N → Maior Pressão
Maior N → Maior Volume
Mantendo P e V constantes
Maior N → Menor Temperatura
N → 1/T
Gases parte 6
A equação dos gases ideais e a constante 
dos gases ideais 
P.V = n.R.T
Benoît Paul-Émile Clapeyron (1799 – 1864)
Natural de: Paris, França.
Principal local de trabalho: École
des Travaux Publics, Russia.
Ano de desenvolvimento de sua 
teoria com gases: 1834
A equação dos gases ideais
Clayperon de posse das informações obtidas nos
estudos do Boyle, Charles, Gay-Lussac e Avogradro
combinou as proporcionalidades da seguinte forma:
Boyle
P.V = Cte
Charles
V α T
Gay-Lussac
P α T
Avogadro
P α n
V α n
1/T α n
Clayperon
P.V α n.T
A equação dos gases ideais
Para transformar uma proporcionalidade em uma
igualdade, precisamos multiplicar o segundo termo
da equação por uma constante. Chamaremos essa
constante de R que é a constante dos gases ideais.
Assim:
Clayperon
P.V α n.T
Clayperon
P.V = R.n.T
A constante dos gases ideais
Avogadro em seus experimentos determinou que: A
1 atm de pressão e 273 K de temperatura (0 ºC) um
mol de um gás ideal ocupava 22,4 L de volume.
Substituindo essas informações na equação, temos:
P.V = R.n.T
1 atm x 22,4 L = R x 1 mol x 273 K
R = 0,082 atm.L.mol-1.K-1
Clayperon
P.V = R.n.T
A constante dos gases ideais
Utilizando as informações do experimento de
Avogadro na SI, teremos a pressão em Pascal, o
volume em metros cúbicos e a temperatura em
Kelvin, assim, R fica:
P.V = R.n.T
1,01325 Pa x 22,4x10-3 m3 = R x 1 mol x 273 K
R = 8,314 Pa.m3.mol-1.K-1
Clayperon
P.V = R.n.T
Gases parte 7
Mudanças de estados em gases ideais: 
Sistemas isobáricos, isovolumétricos e isotérmicos
A equação de Clayperon com o 
número de mol constante
Sistema isobárico (pressão constante)
Em um dia a temperatura estava a 25 ºC, um balão foi
enchido até um volume de 5 L. Um Charizard usa um
ataque lança-chamas no balão e seu volume vai para
17.5 L. Qual a temperatura alcançada pelo Charizard.
Sistema isobárico (pressão constante)
Em um dia cuja temperatura estava a 25 ºC, um balão foi
enchido até um volume de 5 L. Um Charizard usa um
ataque lança-chamas no balão e seu volume vai para 17.5 L.
Qual a temperatura alcançada pelo Charizard.
V1 = 5 L
T1 = 25 ºC + 273 = 298K
V2 = 17,5 L
T2 = ???
Sistema isotérmico
P1.V1 = P2.V2
Um pistão apresenta volume de 15 m3 quando a
pressão sobre ele é de 1,2 atm, vários pesos foram
colocados sobre a tampa do pistão fazendo sua
pressão subir para 14 atm, sabendo que a temperatura
permaneceu constante, qual será o novo volume?
Sistema isotérmico
Um pistão apresenta volume de 15 m3 quando a pressão
sobre ele é de 1,2 atm, vários pesos foram colocados sobre
a tampa do pistão fazendo sua pressão subir para 14 atm,
sabendo que a temperatura permaneceu constante, qual
será o novo volume?
P1 = 1,2 atm
V1 = 15 m
3
P2 = 14 atm
V2 = ???
Sistema isovolumétrico
Dentro de um recipiente
fechado inicialmente à 300 K
e sob 1 atm de pressão, foi
feito uma explosão controlada,
a temperatura dentro do
equipamento subiu para 950 K,
qual a pressão final dentro do
recipiente.
Sistema isovolumétrico
Dentro de um recipiente fechado inicialmente à 300 K e
sob 1 atm de pressão, foi feito uma explosão controlada, a
temperatura dentro do equipamento subiu para 950 K, qual
a pressão final dentro do recipiente.
P1 = 1 atm
T1 = 300K
P2 = ???
T2 = 950 K