Relatório - Simulação de Comportamento de Gases

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA 
LICENCIATURA EM QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
COMPORTAMENTO DOS GASES 
 
 
EDJARME DO LIVRAMENTO ALMEIDA JUNIOR 
ESTHEFANY ALVES DE LIMA 
JOSÉ HENRIQUE ROCHA CRUZ 
LEINA LUZ CARMO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pontal do Araguaia / Mato Grosso 
MARÇO 2021 
INTRODUÇÃO 
 
 
As variáveis temperatura, pressão e densidade, conhecidas como variáveis 
de estado, são relacionadas pela chamada lei dos gases ideais. Por definição, um 
gás ideal segue a teoria cinética dos gases exatamente, isto é, um gás ideal é 
formado de um número muito grande de pequenas partículas, que tem um 
movimento rápido e aleatório, sofrendo colisões perfeitamente elásticas, de modo a 
não perder quantidade de movimento. Além disso, as moléculas são tão pequenas 
que as forças de atração entre elas são omissíveis. 
Atkins (2002), afirma que um gás é considerado ideal quando em P0, as 
interações entre as moléculas são consideradas nulas, as moléculas estão bastante 
separadas umas das outras, possuindo assim um movimento aleatório, e a única 
pressão existente de um gás ideal é do choque das moléculas com a parede do 
recipiente no qual ele está contido. 
De acordo com Gaspar (2002), um gás real é aquele que obedece às leis de 
Boyle- Mariotte, Charles e Gay-Lussac. Isso significa, que em determinadas 
condições, ele pode sofrer as transformações isotérmica, isocórica, isobárica e 
adiabática. 
A transformação isotérmica é aquela em que, num processo termodinâmico 
de um gás ideal, a temperatura permanece constante durante o processo, já a 
isocórica é aquela em que o volume permanece constante durante o processo, 
tendo também a transformação isobárica onde que em um processo termodinâmico 
de um gás ideal, a pressão permanece constante durante o processo (GASPAR, 
2002). 
A temperatura é a grandeza responsável pela caracterização do estado 
térmico de um corpo ou sistema. podendo ser definida como grau médio de agitação 
das suas partículas. Nessa direção, (CURADO, 2020) explica que corpos com 
temperatura elevada possuem seus átomos ou moléculas se movimentando mais 
rápido do que corpos com baixa temperatura. 
O conceito de volume sempre está associado à porção do espaço ocupada. 
Contudo, os gases possuem elevada capacidade de expansão e compressão. 
Sendo definidos como substâncias que possuem grande capacidade de expansão e 
compressão, de acordo com (STOODI, 2021), os gases estão em
https://www.if.ufrgs.br/~dschulz/web/isotermica.htm
https://www.if.ufrgs.br/~dschulz/web/isocorica.htm
https://www.if.ufrgs.br/~dschulz/web/isobarica.htm
https://www.if.ufrgs.br/~dschulz/web/adiabatica.htm
https://www.if.ufrgs.br/~dschulz/web/gases_ideais.htm
constante movimento e não possuem forma nem volume fixos, sendo importante 
lembrar que o volume de um gás é condicionado pelo volume do recipiente. 
A pressão relacionada aos gases ideais é referente as colisões que as 
partículas constituintes do gás efetuam contra as paredes do recipiente que o 
contém. As unidades mais utilizadas para a medida de pressão são a atmosfera 
(atm), o milímetro de mercúrio (mmHg), O pascal (Pa) entre outros. A pressão de 
760 mmHg ou 1 atm é denominada pressão normal. 
 
 
DESENVOLVIMENTO 
 
A prática em questão foi desenvolvida num aplicativo da “PHET”, um 
simulador sobre o comportamento dos gases ideais. 
Sendo necessário acessar o link: 
https://phet.colorado.edu/en/simulation/gases-intro, logo em seguida nos deparamos 
com uma tela e no centro da figura pode-se ver um botão redondo para dar início à 
simulação. 
 
Fonte: https://phet.colorado.edu/en/simulation/gases-intro 
Logo depois de clicar no botão nos deparamos com outra tela onde selecionamos a 
opção de LAWS. 
https://phet.colorado.edu/en/simulation/gases-intro
https://phet.colorado.edu/en/simulation/gases-intro
 
 
Fonte: https://phet.colorado.edu/sims/html/gases-intro/latest/gases-
intro_en.html 
 
 
Logo depois que selecionamos a opção LAWS, uma tela foi carregada e a 
simulação iniciada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: https://phet.colorado.edu/sims/html/gases-intro/latest/gases-intro_en.html 
O botão azul com dois || serve para pausar a simulação, o botão em 
sequencia serve como um controlador de velocidade da simulação. Para dar 
sequencia a simulação é necessário clicar no . 
O botão laranja reinicia toda a simulação. Fazendo com que tudo retorne 
do inicio. 
Os contornos em verdes simbolizam o comprimento do frasco de volume. O 
pequeno puxador amarelo localizado na lateral esquerda do quadrado regula o 
comprimento do frasco do volume, possibilitando aumentar ou diminuir. A alavanca 
de cima pode ser puxada para a esquerda abrindo o recipiente, fazendo com que as 
moléculas escapem do mesmo. 
A bomba de bicicleta serve como algo para inserir partículas, para usa-la faz 
se necessário clicar e segurar no inicio dela e arrasta-la para cima e logo depois 
arrasta-la para baixo, o número de partículas a ser adicionado irá variar de acordo 
com a altura em que ela for puxada. 
O contorno em azul é referente a temperatura, ao clicar e segurar no botão 
azul se arrastarmos ele para cima, a temperatura ira aumentar, se arrastarmos ele 
para baixo a temperatura irá diminuir. 
O contorno em amarelo se refere ao menu de partículas, ao clicar no botão 
verde + um menu irá se abrir: A bola azul com o nome de Heavy, são partículas 
pesadas, As bolas Vermelhas com o nome de Light são partículas leves. ao 
clicar nesse botão é adicionado 50 partículas de uma vez, ao clicar nesse botão 
é retirado 50 partículas. esse botão adiciona apenas uma partícula por vez 
esse botão retira uma partícula por vez. O contador delas fica no meio. 
Fonte : https://phet.colorado.edu/sims/html/gases-intro/latest/gases-intro_en.html 
 
Vale lembrar que para se iniciar uma simulação é necessário que ocorra a 
inserção de partículas. 
O contorno em vermelho, se refere as constantes a serem escolhidas na 
simulação Nothing é quando nenhuma situação está selecionada, Volume se refere 
a constante de volume, por exemplo se essa opção for selecionada o volume será 
travado em 10,0nm, a pressão e a temperatura irão variar. Temperature se refere a 
constante de temperatura, se ela for selecionada a temperatura que está em vigor 
no termômetro será fixada, o volume e a pressão podem sofrer variação. 
PressureV se refere a constante de pressão, onde o valor da pressão expressado 
na tela é fixado, porém o volume não pode ser alterado, para variar o volume é 
necessário deslocar o botão azul da temperatura. PressureT se refere a 
constante de pressão, onde o valor da pressão expressado na tela é fixado, porém a 
temperatura não pode ser alterada, para a temperatura ser alterada é necessário 
movimentar o pequeno puxador amarelo de volume, fazendo com que ocorra certa 
variação. 
 
 
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
1. Volume Constante e Partículas Constantes 
 
Tabela 1.0 Volume Constante 50 Particulas 
 
 
Tabela 1.1 Volume Constante 50 Particulas Grandes 50 Particulas Pequenas 
Volume Constante 10nm, 50 Partículas grandes e 50 partículas 
pequenas 
Temperatura 27ºC 76ºC 127ºC 177ºC 
Pressão 11,7atm 13,6atm 15,6atm 17,5atm 
 
Com volume constante, a pressão de uma determinada massa de gás é 
diretamente proporcional à sua temperatura. Como mostrado nas tabelas ao 
aumentarmos a temperatura, também se observa um aumento na pressão e quanto 
maior o numéro de moléculas dentro de um recipiente com mesmo volume, maior 
será a pressão.. 
 
2. Pressão Constante e Partículas Constantes 
 
Tabela 2.1 Pressão constante, Volume em função da Temperatura 
PV 7,5atm 50 Partículas 
Temperatura 27ºC 76ºC 127ºC 177ºC 
Volume 7,8nm 9,1nm 10,4nm 11,8nm 
 
Para se obter esses dados selecionamos a opção PV na qual a pressão 
se mantém constante, e é possível manipular a temperatura. Quanto maior a 
temperatura,maior a expansão do gás, fazendo com que o recipiente do simulador 
aumente o volume. 
 
 
Volume Constante 10nm e 50 Partículas 
Temperatura 
27ºC 76ºC 127ºC 177ºC 
Pressão 
5,8atm 6,8atm 7,8atm 8,8atm 
Tabela 2.1 Pressão Constante, Temperatura em função do volume 
PT 7,5atm 50 partículas 
Temperatura -82ºC 14ºC 108ºC 205ºC 
Volume 5nm 7,5nm 10nm 12,5nm 
Para se obter esses dados selecionamos a opção PT na qual a pressão 
se mantém constante, porém é possível manipular o volume. Ao manipularmos os 
dados no simulador percebe-se que a temperatura aumenta conforme o volume 
aumenta, para manter a pressão, fazendo com que a temperatura e o volume sejam 
diretamente proporcionais. 
 
 
3. Temperatura Constante e Partículas Constantes 
 
Tabela 3.0 Temperatura Constante 
Temperatura Constante (177ºC) e 50 Partículas 
Pressão 17,1 atm 11,9atm 8,9atm 6,9atm 
Volume 5nm 7,5nm 10nm 12nm 
 
Utilizando a temperatura e partículas constantes, com um aumento de 
volume obtivemos um decaimento nas pressões dos gases. 
 
 
4. Variação da Pressão em Função do volume, Temperatura e Particulas 
Constantes. 
Tabela 4.0 Temperatura e Moléculas Constantes, Pressão em função do volume 
Variação da Pressão em Função do volume T=100ºC Moléculas=50 
Pressão 14,5atm 9,7atm 7,2atm 5,8atm 
Volume 5nm 7,5nm 10nm 12,5nm 
 
Tabela 4.1 Temperatura e Moléculas Constantes, Pressão em função do volume 
Variação da Pressão em Função do volume T=300ºC Moléculas=100 
Pressão 44,6atm 29,30atm 22,3atm 17,8atm 
Volume 5nm 7,5nm 10nm 12,5nm 
 
Tabela 4.2 Temperatura e Moléculas Constantes, Pressão em função do volume 
Variação da Pressão em Função do volume T=200ºC Moléculas=150 
Pressão 55,2atm 36,8atm 27,5atm 22,2atm 
Volume 5nm 7,5nm 10nm 12,5nm 
 
Com a variação da pressão em função do volume tendo Temperatura e 
partículas Constantes. Observa-se que Quanto Maior a temperatura e Maior o 
Numero de móleculas dentro de um recipiente, maior será a pressão.
CONCLUSÃO 
 
Ao simularmos o comportamento de um gás, obtivemos a oportunidade de 
aplicar com clareza os conhecimentos adquiridos em sala de aula, fazendo com que 
os conhecimentos já adquiridos passem a ter uma melhor validação. O contato 
direto com a simulação nos permite visualizar melhor a aplicabilidade daquilo que 
nos é repassado durante os momentos de aprendizagem. 
É possível inferir que a tecnologia é uma ferramenta de grande auxilio para o 
docente em tempos atípicos, como cursamos um curso de licenciatura, ao nos 
depararmos com um educador utilizando as ferramentas disponíveis no vasto mundo 
da internet, nos inspira a achar novas metodologias ativas que façam com que a 
didática do aluno seja moldada de forma que quando o discente exercer sua 
profissão não se limite apenas a livros e a métodos tradicionais.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
ATKINS, Peter; PAULA, Júlio de. Físico Química Volume 1. 9ª edição. Rio De 
Janeiro: LTC editora, 2010. 
 
CURADO, Adriano. O que é temperatura – Conceito, tipos de medição e escalas. 
Conhecimento científico. 2020. Disponível em: < 
https://conhecimentocientifico.r7.com/o-que-e-temperatura/> . Acessado 20 de Mar. 
2021. 
 
Gases-Conceitos gerais. Stoodi. 2021. Disponível em: < 
https://www.stoodi.com.br/resumos/quimica/estudo-dos-gases-i/. > Acessado em: 20 
de Mar. 2021. 
 
GASPAR, A. Física. São Paulo, v.2, Ática, 2002. 
 
MÁXIMO, A.; ALVARENGA, B. Física de olho no mundo do trabalho. São Paulo: 
Scipione, 2003. 
 
 
https://conhecimentocientifico.r7.com/o-que-e-temperatura/
http://www.stoodi.com.br/resumos/quimica/estudo-dos-gases-i/