Estudo dos Gases

Teoria cinética dos gases

Características de uma substância no estado gasoso - Não tem forma e nem volume próprios. Um gás tem a forma do recipiente onde está contido e ocupa todo o espaço limitado pelas paredes do recipiente. O volume de um gás é o volume do recipiente onde está contido.

Modelo do estado gasoso (teoria cinética dos gases) - Um gás é constituído por moléculas isoladas, separadas umas das outras por grandes espaços vazios em relação ao seu tamanho e em contínuo movimento de translação, rotação e vibração.

Gás ideal

Gás ideal ou gás perfeito - É um modelo teórico. É um gás que obedece às equações p·V/T = k e p·V = n·R·T, com exatidão matemática.
Na prática, temos gases reais. Um gás real tende para o gás ideal quando a pressão tende a zero e a temperatura se eleva.

Lei de Boyle e lei de Charles e Gay-Lussac

Lei de Boyle - A temperatura constante, o volume ocupado por uma quantidade fixa de um gás é inversamente proporcional à sua pressão.

P·V = k = constante

Lei de Charles e Gay-Lussac - A volume constante, a pressão de uma massa fixa de um gás varia linearmente com a temperatura do gás em graus Celsius.

A pressão constante, o volume de uma massa fixa de um gás varia linearmente com a temperatura do gás em graus Celsius.

Com a introdução da escala absoluta, as leis de Charles e Gay-Lussac foram assim enunciadas:

• A volume constante, a pressão de uma massa fixa de gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás.
• A pressão constante, o volume de uma massa fixa de gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás.

Equação geral dos gases perfeitos

p·V —— T = k       ou       p1·V1 —— T1 = p2·V2 —— T2

(número de mols constante)

ISOBÁRICA (p1 = p2)	V1 —— T1 = V2 —— T2	lei de Charles e Gay-Lussac
ISOCÓRICA (V1 = V2)	p1 —— T1 = p2 —— T2	lei de Charles e Gay-Lussac
ISOTÉRMICA (T1 = T2)	p1·V1 = p2·V2	lei de Boyle

Volume molar de um gás

Volume molar é o volume de um mol de substância.
O volume molar de um gás é constante para todos os gases a uma mesma pressão e temperatura.

Nas CNTP, o volume molar é igual a 22,4 L/mol.

Densidade de um gás

Densidade de um gás nas CNTP:

dCNTP = M —— 22,4 g/L

Densidade de um gás a uma pressão p e temperatura T:

d =	p·M —— R·T

Densidade de um gás A em relação a um gás B:

dA,B =

MA —— MB

Densidade de um gás A em relação ao ar:

dA,ar =

MA —— Mar

=

MA —— 28,8

A Teoria Cinética dos Gases
O modelo utilizado para descrever o estado gasoso é a Teoria Cinética dos Gases. Esta teoria baseia-se nos seguintes postulados:
a- As unidades elementares encontram-se em rápido e constante movimento em linha reta;
b- As distâncias entre elas são muito grandes em relação ao seu tamanho;
c- Pode ser desprezado a interação entre as unidades elementares;
d- Quando ocorrem colisões entre as unidades elementares, a energia é conservada;
e- A temperatura é uma medida da energia cinética média das unidades elementares.
Além da temperatura, duas outras grandezas são fundamentais na descrição de um gás, que são a pressão e o volume. Quando um gás é colocado em um recipiente fechado, conforme a figura baixo, as suas unidades elementares estarão se movimentando em linha reta, em todas as direções e a altas velocidades. Desta maneira, rapidamente elas ocuparão todo o recipiente, adotando então o seu volume. Durante o movimento, elas irão colidir entre si e também com as paredes do recipiente. Cada colisão sobre as paredes irá exercer uma pequena forca sobre ela. Como a pressão é definida pela força exercida sobre uma determinada área (P = F / A), a pressão total será dada pelo somatório de todas as colisões sobre a área total do recipiente. A relação entre as diversas grandezas que definem o estado gasoso foram descritas pelas: Lei de Avogadro, Lei de Boyle e Lei de Charles. Buscando uma lei geral para descrever o Estado Gasoso foi proposta inicialmente a Lei dos Gases Combinada, associando as Leis de Boyle e Charles, e finalmente a Lei dos Gases Ideais, a qual conseguiu reunir as três leis básicas. Utilizando ainda os conceitos de pressão e volume parciais, pela Lei de Dalton, pode-se utilizar aplicar estas leis para misturas gasosas.

Veja também : Experiências       Os Gases          Hibridação do Carbono