Estudo dos gases

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Colégio Estadual Vicente Rijo








ESTUDO DOS GASES








Professor: Rubens



Londrina 17 de Maio


Os gases perfeitos obdecem a três leis bastante simples, que são a lei de Boyle, a lei de Gay-Lussac e a lei de Charles. Essas leis são formuladas segundo o comportamento de três grandezas que descrevem aspropriedades dos gases: o volume, a pressão e a temperatura absoluta.



A lei de Boyle
Essa lei foi formulada pelo químico irlandês Robert Boyle (1627-1691) e descreve o comportamento do gás ideal quando se mantém sua temperatura constante (transformação isotérmica). Considere um recipiente com tampa móvel que contem certa quantidade de gás.








Aplica-se lentamente uma força sobreessa tampa, pois desse modo não alteraremos a temperatura do gás.








Observaremos um aumento de pressão junto com uma diminuição do volume do gás, ou seja, quando a temperatura do gás é mantida constante, pressão e volume são grandezas inversamente proporcionais. Essa é a lei de Boyle, que pode ser expressa matematicamente do seguinte modo:








Onde k é uma constante quedepende da temperatura, da massa e da natureza do gás. A transformação descrita é representada na figura a seguir em um diagrama de pressão por volume:








Na matemática, essa curva é conhecida como hipérbole eqüilátera.
Exercício resolvido
Num determinado instante o recipiente I contém 10 litros de gás, a temperatura ambiente e pressão de 2,0 atm, enquanto o recipiente II estávazio. Abrindo-se a torneira, o gás se expande, exercendo pressão de 0,50 atm, equanto aretorna à temperatura ambiente. O volume do recipiente II, em Litros, vale:

a)80
b)70
c)40
d)30
e)10
Retirando os dados:

P1 - pressão inicial= 2,0 atm
P2 - pressão final = 0,50 atm
V2 - volume final= V1 + X = 10 + X;
X é o volume do recipiente II
V1 - volume inicial = 10 L)

Lei deBoyle-Mariotte:
P1/P2 = V2/V1

2,0 / 0,50 = 10 + X / 10
4,0 x 10 = 10 + X
X = 40,0 - 10
x = 30 L
Resposta letra d


A lei de Gay-Lussac
A lei de Gay-Lussac nos mostra o comportamento de um gás quando é mantida a sua pressão constante e variam-se as outras duas grandezas: temperatura e volume. Para entendê-la, considere novamente um gás em um recipiente de tampa móvel. Dessa vez, nósaqueceremos o gás e deixaremos a tampa livre, como mostra a figura abaixo:








Feito isso, veremos uma expansão do gás junto com o aumento de temperatura. O resultado será uma elevação da tampa e, consequentemente, um aumento de volume. Observe que a pressão sobre a tampa - nesse caso a pressão atmosférica - se mantém constante.








A lei de Gay-Lussac diz que em umatransformação isobárica (pressão constante), temperatura e volume são grandezas diretamente proporcionais. Essa lei é expressa matematicamente da seguinte forma:








Onde k é uma constante que depende da pressão, da massa e da natureza do gás.
Em um gráfico do volume em função da temperatura, teremos o seguinte resultado:





Ex
Um gás de volume 0,5m³ à temperatura de 20ºC é aquecidoaté a temperatura de 70ºC. Qual será o volume ocupado por ele, se esta transformação acontecer sob pressão constante?
É importante lembrarmos que a temperatura considerada deve ser a temperatura absoluta do gás (escala Kelvin) assim, o primeiro passo para a resolução do exercício é a conversão de escalas termométricas:
Lembrando que:

Então:




A lei de Charles
Nos casos anteriores,mantivemos a temperatura do gás constante e depois a sua pressão. Agora manteremos o volume constante e analisaremos os resultados desse procedimento.

Considere novamente o nosso recipiente de tampa móvel. Dessa vez travaremos a tampa, pois assim deixaremos o volume do gás constante. Após isso iniciaremos o seu aquecimento, como ilustra a figura abaixo.








Ao sofrer esse...
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