ESTUDOS DOS GASES

Gases são fluidos no estado gasoso, a característica que o difere dos fluidos líquidos é que, quando colocado em um recipiente, tem a capacidade de ocupa-lo totalmente. A maior parte dos elementos químicos não metálicos conhecidos é encontrado no seu estado gasoso, em temperatura ambiente. 

Diferença entre Gás e Vapor

A diferença entre gás e vapor é dada a partir da temperatura. O vapor é a matéria no estado gasoso, estado esse que pode ser liquefeito com o aumento da pressão. Com o gás não ocorre o mesmo. Ele é um fluido impossível de ser liquefeito com um simples aumento de pressão. Isso faz com o gás seja diferente do vapor.

Pressão do Gás

É quando as moléculas do gás, ao se movimentarem, colidem com as outras moléculas e com as paredes do recipiente onde se encontram, exercendo uma pressão. A pressão tem relação com o volume do gás e à temperatura absoluta.

Ao ter a temperatura aumentada, as moléculas do gás aumentam sua agitação, provocando mais colisões. Quando aumenta o volume do recipiente, as moléculas tem mais espaço para se deslocar, com isso, as colisões diminuem, diminuindo a pressão.

Gás perfeito ou Gás ideal

Os gases reais que normalmente apresentam características moleculares diferentes e particulares de cada um. Contudo, se colocarmos todos eles a altas temperaturas e baixas pressões eles passam a apresentar comportamentos muito semelhantes. No estudo dos gases adota-se um modelo teórico, simples e que na prática não existe, com comportamento aproximado ao dos gases reais. Essa aproximação é cada vez melhor quanto menor for a pressão e maior a temperatura.

Características de um Gás perfeito 

 O movimento das moléculas é regido pelos princípios da mecânica Newtoniana;
Os choques entre as moléculas são perfeitamente elásticos, ou seja, a quantidade de movimento é conservada; 
  Não há atração e nem repulsão entre as moléculas;
O volume de cada molécula é desprezível quando comparado com o volume total do gás.

Referencias

http://www.brasilescola.com/fisica/estudo-dos-gases.htm

http://www.infoescola.com/fisico-quimica/gases/

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/EstudodosGases/gases.php

Postado por: Luiz Gonzaga; Luiz Gustavo; Mateus Costa; Rodrigo Jorge.

Transformações Gasosas

   Como explicado acima, os gases possui moléculas bastante agitadas, para dar um exemplo superficial, e como se você entrasse em uma creche na hora do recreio, a agitação da criançada se compara a agitação molecular o gás, o gás e influenciado por tres grandezas, volumetrica ou volume geralmente calculada em litros, pressao geralmente calculada em "atm" (pressão atmosferica) e temperaturam sempre calculada em 

"K" kelvin, existem 4 tipos de transformaçoes que seram explicadas abaixo.                                                                              
Transformação Isovolumétrica ou Isocórica 

Em uma transformação isocórica, o volume do gás permanece constante tendo apenas variação da temperatura  da pressão, a 
pressão exercida no recipiente que o gás se encontra aumenta de acordo com o aumento da temperatura e diminui de acordo com a temperatura...    
        
                                                     
Um exemplo disso no nosso dia a dia e a calibragem dos pneus dos veículos, ele deve ser sempre ser feito a frio pois a pressão interna pode aumentar ser o gás for quente e o pneu explodir...


                         
                     Tme
Charles conseguiu observar esse fenômeno e propôs a seguinte formula:

Pi/P_f 
-----

T_i/T_f

Graças a ele podemos descobrir a pressão e temperatura inicial e final, sem a necessidade de saber o volume já que e constante...
P_{i: Pressão inicial}
T_{i: Temperatura inicial}

P_{f: Pressão final}
T_{f: Temperatura final}

Exemplo:

1) (FUVEST – SP) Um recipiente indeformável, hermeticamente fechado, contém 10 litros de um gás perfeito a 30 ºC, suportando a pressão de 2 atmots. A temperatura do gás é aumentada até atingir 60º C.
a) Calcule a pressão final do gás.
b) Esboce o gráfico pressão versus temperatura da transformação descrita.

Solução:

Letra a)Considerando-se que o volume do gás é constante, temos que a transformação é isocórica.
Assim,


Substituindo os valores fornecidos pelo problema na equação da transformação isocórica, temos:



Assim, podemos concluir que a pressão e a temperatura são grandezas diretamente proporcionais.
< Edição Marcus Alexandre "Jimmy", William Ribeiro, Roberto Petry, Carliane Sandes, Fernanda Thalia, Bruna, Thalita Emille, Paulo Jesse, Deivison da Silva, Miller Moreira>
<Referecial:  Imagem 
http://www.alunosonline.com.br/quimica/transformacao-isocorica.html
http://www.infoescola.com/termodinamica/transformacao-isovolumetrica-isocorica/
http://www.brasilescola.com/quimica/transformacoes-gasosas.htm
http://www.brasilescola.com/fisica/transformacoes-gasosas-exercicios-resolvidos.htm >

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A lei dos gases ideias 

A lei dos gases ideais é a equação de estado do gás ideal, um gás hipotético formado por partículas pontuais, sem atracção nem repulsão entre elas e cujos choques são perfeitamente elásticos (conservação do momento e da energia cinética). Os gases reais que mais se aproximam ao comportamento do gás ideal são os gases monoatómicos em condições de baixa pressão e alta temperatura.

Empiricamente, observam-se uma série de relações entre a temperatura, a pressão e o volume que dão lugar à lei dos gases ideais, deduzida pela primeira vez por Émile Clapeyron, em 1834.

A equação de estado

A equação que descreve normalmente a relação entre a pressão, e volume, a temperatura e a quantidade (em moles) de um gás ideal é:

onde:

• = Pressão
• = Volume
• = Mols de gás.
• = Constante universal dos gases perfeitos
• = Temperatura em Kelvin.

A equação de estado

Tomando em conta as forças intermoleculares e volumes intermoleculares finitos, obtém-se a equação para gases reais, também chamada equação de Van der Waals:

Onde:

• = Pressão do gás ideal
• = Volume do gás ideal
• = Mols de gás
• = Constante universal dos gases perfeitos
• = Temperatura
• e são constantes determinadas pela natureza do gás com o fim de que haja a maior congruência possível entre a equação dos gases reais e o comportamento observado experimentalmente.

Valores de R em diferentes unidades

Valores de R

Teoria cinética molecular

Desenvolvida por Ludwig Boltzmann e Maxwell. Indica-nos as propriedades de um gás ideal a nível molecular.

• Todo o gás ideal é formado por pequenas partículas esféricas chamadas moléculas.
• As moléculas gasosas movem-se a altas velocidades, em forma recta e desordenada.
• Um gás ideal exerce uma pressão continua sobre as paredes do recipiente que o contém, devido aos choques das moléculas com as paredes deste.
• Os choques moleculares são perfeitamente elásticos. Não há perda de energia cinética.
• Não se tem em conta as interacções de atracção e repulsão molecular.
• A energia cinética média da translação de uma molécula é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás.

Equação geral dos gases ideais

Para uma mesma massa gasosa (portanto, o número de moles (n) é constante; n=cte), podemos afirmar que existe uma constante diretamente proporcional à pressão e volume do gás, e inversamente proporcional à sua temperatura.

Processos gasosos particulares

Processos realizados mantendo constante um par de suas quatro variáveis (n, p, V, T), de forma que fiquem duas; uma livre e outra dependente.

Deste modo, a fórmula acima exposta para os estados 1 e 2, pode ser operada simplificando 2 ou mais parâmetros constantes. Segundo cada caso, recebem os nomes:

Lei de Boyle-Mariotte

Também chamado processo isotérmico. Afirma que, a temperatura e quantidade de matéria constante, o volume de um gás é inversamente proporcional à sua pressão:

(n, T ctes.)

Leis de Charles e Gay-Lussac

Em 1802, Louis Gay Lussac publica os resultados de suas experiências, baseadas nas que Jacques Charles fez em 1787. Considera-se assim so processo isócoro para a Lei de Charles, e ao isobárico (ou isostérico) para a lei de Gay Lussac.

Processo isobárico (de Gay Lussac) (n, P ctes.)

Processo isocórico (isovolumétrico) de Charles (n, V ctes.)

Lei de Avogadro

Amedeo Avogadro em 1811 e complementava as de Boyle, Charles e Gay-Lussac. Assegura que num processo a pressão e temperatura constante (isobárico e isotérmico), o volume de qualquer gás é proporcional ao número de moles presente, de tal modo que:

(T, P ctes.)

Esta equação é válida incluindo para gases ideais distintos. Uma forma alternativa de enunciar esta lei é:

---

O volume que ocupa uma mol de qualquer gás ideal a uma temperatura e pressão dadas é sempre a mesma.

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Um mol de qualquer gás ideal a uma temperatura de 0 °C (=273,15 K) e uma pressão de 1013,25 hPa ocupa um volume de exatamente 22,4 litros.

Postado por: Natália Sousa, Laryssa Silva, Luciana Cristina, Nattalia Vieira e  Marcos Vitor. 

Lei de Boyle ou

Transformação Isotérmica 

Um gás sofre uma transformação isotérmica quando há a variação da sua pressão e do seu volume, com a temperatura sendo mantida constante. Nesse caso, surgiu a Lei de Boyle, que diz que a pressão e o volume de um gás são inversamente proporcionais.Eles observaram uma relação entre pressão e volume que foi quantificada e notaram que essa relação se repetia para todos os gases. Por isso, criou-se a Lei de Boyle, também conhecida como Lei de Boyle-Mariotte que diz o seguinte:

“Em um sistema fechado em que a temperatura é mantida constante, verifica-se que determinada massa de gás ocupa um volume inversamente proporcional a sua pressão.”

Postado por: Samantha Lira, Sara Barroso, Thais Santiago e Thamirys Soares

Lei de Boyle

Robert Boyle foi responsável pela lei que rege as transformações sofridas por determinada massa de nosso modelo de gás perfeito quando sua temperatura se mantém constante (transformação isotérmica). É de fácil compreensão que uma redução de volume de um o gás aumentara a concentração de partículas, aumentando o numero de colisões nas paredes do recipiente, provocando um aumento na pressão do gás. Em contrapartida, o aumento do volume irá ”espalhar” mais as partículas, diminuindo a concentração de choques nas paredes do recipiente, diminuindo assim a pressão do gás.

Para o modelo de gás perfeito vale o enunciado a seguir.

Quando determinada massa de um gás perfeito sofre uma transformação isotérmica, sua pressão é inversamente proporcional ao volume por ele ocupado.

Exemplo1: (UNIMEP – SP) 15 litros de uma determinada massa gasosa encontram-se a uma pressão de 8,0 atm e à temperatura de 30º C. Ao sofrer uma expansão isotérmica, seu volume passa a 20 litros. Qual será a nova pressão do gás?

Do enunciado temos:

V₁ = 15 litros
V₂ = 20 litros
P₁ = 8,0 atm
P₂ = ?
T = 30º C = 303 K (TEMPERATURA CONSTANTE)

Utilizando a equação da transformação isotérmica, temos:

Exemplo 2: Certo gás contido em um recipiente de 1m³ com êmbolo exerce uma pressão de 250Pa. Ao ser comprimido isotérmicamente a um volume de 0,6m³ qual será a pressão exercida pelo gás?

Exemplo 3: 

O gráfico acima mostra a isoterma de uma quantidade de gás que é levado de um estado 1 para um estado 2. O volume do estado 2, em litros, é:

(a) 2 L

(b) 4,5 L

(c) 6 L

(d) 4 L

(e) 3 L

No estado 1, temos:

P₁ = 10 atm

V₁ = 2,0 L

No estado 2:

P₂ = 5 atm

V₂ = ?

Como temos o gráfico de uma isoterma, indica que o gás foi do estado 1 para o dois sem que houvesse uma variação de temperatura, assim sendo, trata-se de uma transformação isotérmica. Para resolvermos a questão, vamos aplicar a lei da transformação isotérmica, também conhecida como Lei de Boyle – Mariotte:

Letra (d)

Exemplo 4: - Um gás ideal ocupa 6 litros em um recipiente, a pressão dentro do frasco é de 3 atm. Suponha que o gás sofra uma expansão isotérmica e passe a ocupar 9 litros. Qual será a pressão dentro do frasco?

                Equação para gás ideal:

Fontes: Newton; Helou; Guauter- Física do 2ºano-editora saraiva

http://www.brasilescola.com/upload/e/for9.jpg

http://www.mundoeducacao.com/quimica/transformacoes-gasosasexercicios.htm

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/EstudodosGases/tranfisot.php

http://exercicios.brasilescola.com/fisica/exercicios-sobre-transformacoes-gasosas.htm

http://www.brasilescola.com/fisica/transformacoes-gasosas-exercicios-resolvidos.htm

Postado por: Cleidiane Ribeiro, Igor Alves, Isabela Souza e Kézia Santos.

EXPANSÃO E COMPRESSÃO DE UM GÁS

O que acontece?

Quando um determinado gás estiver contido em um recipiente fechando e uma de suas paredes for móvel, no caso, um embolo, é possível que este se desloque. Nesse caso, haverá trabalho e, conseqüentemente, a transferência de energia, fazendo com que o gás receba ou ceda energia. O que envolve duas situações: a sua expansão ou compressão.

Expansão

Imaginando que as colisões entre as partículas do gás e o embolo sejam intensas o bastante para que a parede móvel se desloque, aumentando o volume interno. Afirmamos então, que o gás realizou trabalho, e também cedeu energia para empurrar a parede.

Como no caso citado, não ocorreu nenhuma outra troca de energia com o ambiente, a energia interna diminui, fazendo com que ele se resfrie. Nessas situações o trabalho possui sinal positivo. Já que o embolo desloca no mesmo sentido da resultante das forças aplicadas pelas partículas.

Compressão

Agora imaginando que um agente qualquer, externo, empurre o embolo, diminuindo seu volume. Nesse caso, afirmamos que o gás recebeu trabalho e energia, pois a parede o empurrou. Como no caso anterior, também não houve trocas com o meio externo, sendo assim, a energia interna aumenta e ele aquece.

Nesses casos o trabalho possui sinal negativo. Já que o embolo desloca no sentido contrario ao da resultante das forças aplicadas pelas partículas.

Referência: http://papofisico.tumblr.com/post/32369892361/expansao-e-compressao-de-um-gas

Experimento com expansão e compressão de um gás

http://www.youtube.com/watch?v=MFsftrt6OdY

Postado por: Danielle Feitoza e Enolla Diniz.

Densidade Absoluta dos Gases

A densidade absoluta ou massa específica de um gás é a relação entre a massa e o volume do gás, nas condições de pressão e temperatura consideradas.

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 densidade é uma grandeza que pode ser calculada através da relação entre a massa e o volume do corpo. Isso também se aplica ao caso dos gases:

dgás = mgás

          Vgás

A unidade de densidade dos gases costuma ser g/L.

Sabe-se que nas CNTP (Condições Normais de Temperatura e Pressão) 1 mol de qualquer gás sempre ocupa um volume de 22,4 L. Assim, a densidade para gases nessas condições podem ser calculadas pela relação entre a massa molar e esse volume em mols:

dgás = ___M_____

         22,4 L . mol-1

Mas essa fórmula só pode ser usada se o gás estiver nas CNTP. Se quisermos calcular a densidade absoluta para qualquer gás, podemos usar outra fórmula que encontramos por meio da equação de estado dos gases:

pV = nRT

Sendo que n = m/M, substituímos “n” na equação de estado dos gases:

pV = mRT

         M

m = pM

V    RT

Como a densidade é a massa sobre o volume, então temos:

d = pM

      RT

Essa equação nos mostra que a densidade absoluta de um gás depende da pressão e da temperatura em que o gás se encontra; isso ocorre não é por causa da massa, pois ela não depende da pressão e da temperatura, mas o volume depende.

Observe que a densidade do gás é inversamente proporcional à sua temperatura. Esse é o princípio que explica como funciona a prática do balonismo: o ar do balão é o ar atmosférico que, quando aquecido, diminui de densidade e, dessa forma, eleva-se ao céu. Quanto mais se aquecer o ar contido no balão, menor será sua densidade e mais o balão subirá.

Veja um exemplo de como utilizar essa fórmula para descobrir a densidade de um gás:

Exemplo: Qual a densidade absoluta do gás oxigênio (O2) a 600 mmHg e 127 ºC? (Massa atômica: O = 16)

Resolução:

Dados:

Massa molar: O2: 2 . 16 = 32 g/mol;

p = 600 mmHg;

R = 62,3 mmHg . L . mol-1 . K-1

T = 127 ºC → 127 + 273 = 400 K

d =  PM

        RT

d =  _600 . 32__

         62,3 . 400

d = 0,774 g/L

Visto que nas CNTP a pressão é igual a 1 atm, a temperatura é 273 K e R é igual a 0,082  ou 22,4/273, temos:

d =  PM

RT

d = ___1 . M_____

        (22,4/273) . 273

d = ___M_____

    22,4 L . mol-1

Chegamos novamente à fórmula mencionada anteriormente para os gases nas CNTP. Vejamos um exemplo de como usar essa fórmula:

Exemplo: Qual é a massa molecular de um gás cuja densidade absoluta nas CNTP é de 1,96 g/L?

Resolução:

d = ___M_____

    22,4 L . mol-1

M = 22,4 . d

M = (22,4 L/mol) . (1,96 g/L)

M = 43,90 g/mol

Linkhttp://www.google.com.br/imgres?biw=1280&bih=922&tbm=isch&tbnid=3V6qCi9Ed6ouuM:&imgrefurl=http://maisum.altervista.org/tag/tirinhas-engracadas/page/5/&docid=5FCGM56SSyK20M&imgurl=http://maisum.altervista.org/wp-content/uploads/2012/02/z-tirinha-gases.jpg&w=640&h=299&ei=PbSbUtWkIOe_sQSTuYGACw&zoom=1&ved=1t:3588,r:0,s:0,i:77&iact=rc&page=1&tbnh=153&tbnw=329&start=0&ndsp=23&tx=167&ty=84

http://www.brasilescola.com/quimica/densidade-absoluta-dos-gases.htm

http://www.fisica.net/quimica/resumo17.htm
Integrantes : fabricielle arcanjo , tyele dias , jhennyfer lima, reinaldo silva, rayra jhennyfer