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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS CURSO TÉCNICO DE Eletromecânica 3o Bimestre – Aula 01 Estudo Geral dos gases Prof.ª.: Maria Celeste Monteiro de Souza Costa Belo Horizonte - Ano 2020 Fonte: https://edisciplinas.usp.br/course/view.php?id=5848 Estudo dos gases Entender o comportamento dos gases quando aprisionados, servirá para compreensão de muitas situações do nosso cotidiano. Além disso, servirá de fundamento para entender o funcionamento de máquinas térmicas. Equação geral dos gases perfeitos ou ideais Todo gás é composto de um número muito grande de moléculas que atraem entre si como forças chamadas de forças de coesão, porem para um gás perfeito essas forças são nulasporem para um gás perfeito essas forças são nulas. Um gás perfeito é aquele que segue rigorosamente três Leis: � Lei de Charles � Lei de Mariotte � Lei de Lussac OBS: Não existe um gás perfeito, mas gases reais se aproximam bastante do comportamento idealizado, especialmente sob condições de temperatura, pressão e volume. � Lei de Charles # # # # Detalhamento das Leis de Mariotte, Lussac e Charles Disciplina: Máquinas Térmicas e de Fluxo – Curso Técnico de Mecânica e mecatrônica - CEFET-MG Lei de Boyle-Mariotte Para transformações isotérmicas, isto é, temperatura constante Para uma dada massa de gás à temperatura constante, o volume ocupado pelo gás é inversamente proporcional a pressão exercida. Um aumento na pressão irá acarretar uma diminuição do volume ocupado pelo gás, de maneira que o produto entre essas grandezas seja constante. PV = constante (se T = constante) P1 V1 = P2V2 .... = PnVn Lei de Lussac Para transformações isobáricas, isto é, pressão constante Sob pressão constante, o volume ocupado por uma determinada massa gasosa é diretamente proporcional a temperatura absoluta (K) Ou seja, um aumento da temperatura absoluta acarreta um aumento do Ou seja, um aumento da temperatura absoluta acarreta um aumento do volume ocupado pelo gás Lei de Charles Para transformações isométricas ou isovolumétrica, isto é, volumes constante Quando o volume permanece constante, a pressão exercida por uma determinada massa gasosa é diretamente proporcional à temperatura absoluta (K). Disciplina: Máquinas Térmicas e de Fluxo – Curso Técnico de Mecânica e mecatrônica - CEFET-MG OBS: Para manter o volume constante, é necessário aumentar os pesos sobre o pistão, a fim de conter o aumento da pressão sobre ele. Equação Geral dos Gases A equação geral dos gases relaciona as três variáveis de estado (temperatura, pressão e volume) numa transformação gasosa qualquer, sendo uma combinação das Leis de Boyle, Charles e Lussac. Para uma certa massa gasosa tem-se: Passando do estado (1) para um estado (2) temos: Disciplina: Máquinas Térmicas e de Fluxo – Curso Técnico de Mecânica e mecatrônica - CEFET-MG OBS: Questões onde a quantidade de gás (número de moles) não tem relevância Equação de Clapeyron Generalizando para um número “n” de moles, temos: Disciplina: Máquinas Térmicas e de Fluxo – Curso Técnico de Mecânica e mecatrônica - CEFET-MG OBS: Questões onde a quantidade de gás (número de moles) tem relevância. Equação de Clapeyron Podemos escrever a equação de Clapeyron das seguinte forma: Onde: P = Pressão V = Volume n = Número de moles m = Massa do gás expressa em gramam = Massa do gás expressa em grama M = Peso Molecular R = Constante universal dos gases T = Temperatura absoluta (K) Obs: A equação de Clapeyron relaciona as três variáveis de estado entre si com a quantidade de gás presente. Constante Universal dos gases perfeitos A constante “R” é denominada constante universal dos gases perfeitos. Seus valores dependem das unidades de pressão e de volumes utilizados em cada caso. Por exemplo: Se a pressão for dada em atmosfera e o em cada caso. Por exemplo: Se a pressão volume em litros temos: Dados: n = 1 mol P = 1 atm V = 22,4 litros T = 273 Disciplina: Máquinas Térmicas e de Fluxo – Curso Técnico de Mecânica e mecatrônica - CEFET-MG T = 273 ou ou Exercício de Exemplo 1) Mantém-se ar em um reservatório de paredes móveis, sob pressão constante. No estado inicial, o volume é de 4,2 litros e a temperatura é igual a 50oC. Qual será a temperatura final quando o gás for aquecido até atingir o volume de 9,2 litros? Dados: Exemplo Um volume de 10 L de um gás perfeito teve sua pressão aumentada de 1 para 2 atm e sua temperatura aumentada de -73 °C para +127 °C. O volume final, em litros, alcançado pelo gás foi de: Dados: V2 = ? V1 = 10L ; P1 = 1 atm ; P2 = 2 atm ; T1 = -73 °C ; T2 = 127 °C Pede-se: Solução: Transformando as Temperaturas: Disciplina: Máquinas Térmicas e de Fluxo – Curso Técnico de Mecânica e mecatrônica - CEFET-MG CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS CURSO TÉCNICO DE MECÂNICA E MECATRÕNICA Fim da Aula 02 Estudo Geral dos gases Prof.ª.: Maria Celeste Monteiro de Souza Costa Belo Horizonte - Ano 2020 Fonte: https://edisciplinas.usp.br/course/view.php?id=5848
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