9. ESTUDOS DOS GASES

Prof.a M.a Nayara Lais Boschen

Universidade Estadual do Centro-Oeste -

UNICENTRO

OS GASES E SUAS TRANSFORMAÇÕES

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Fonte Imagem: https://www.omundodaquimica.com.br/curiosidade/fogao

TEORIA CINÉTICA DOS GASES

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• A matéria no estado gasoso é formada de partículas (átomos ou

moléculas) mais afastadas umas das outras do que nos estados

líquido ou sólido;

• Essas partículas estão em movimento constante e desordenado e

chocam-se continuamente entre si e com as paredes do recipiente

que as contém.

Fonte GIF: https://pt.wikipedia.org/wiki/Temperatura

TEORIA CINÉTICA DOS GASES

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• Massa: qualquer gás tem massa;

• Volume variável: corresponde sempre ao volume do recipiente

no qual está contido;

• Dilatação e compressão: quando é aquecido ou resfriado,

ocorre uma alteração na movimentação dos átomos ou das

moléculas que o formam. O gás se dilata quando aquecido e se

contrai quando resfriado.

TEORIA CINÉTICA DOS GASES

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• Forças da parede do recipiente: quando as partículas se

colidem com as paredes do recipiente, exercem uma força de

dentro para fora que é distribuída por unidade de área das paredes

dá o valor de pressão;

• Difusão: facilidade com que as moléculas de um gás dispersam em

outro meio gasoso. A velocidade de difusão de um gás depende da

mobilidade de suas moléculas no meio em que é colocado.

VARIÁVEIS PARA DESCREVER O COMPORTAMENTO DOS GASES

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• Volume: Corresponde ao espaço ocupado pelo gás; Medido em

litros (L); No SI usa-se metro cúbico (m³);

• Temperatura: Relacionada à agitação das moléculas do gás. A

escala Kelvin (K) é bastante utilizada para temperatura de gases;

• 273,15 K corresponde a 0 ºC.

VARIÁVEIS PARA DESCREVER O COMPORTAMENTO DOS GASES

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• Pressão: é uma grandeza física definida como força exercida sobre uma

unidade de área de determinada superfície;

• Os gases atmosféricos exercem uma força-peso sobre cada unidade de

área da superfície terrestre. Essa força é denominada pressão

atmosférica;

• SI: Pascal (Pa), pressão exercida por 1 N aplicada numa área de 1 m²;

• SI também aceita bar;

• Torricelli (1608-1647) primeiro cientista a medir a pressão atmosférica.

EXPERIMENTO DE TORRICELLI (1643)

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Fonte Imagem: http://losexperimentos.com/torricelli/

CONVERSÃO DE UNIDADES DE PRESSÃO

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Pressão atmosférica Conversão para Pascal

Milímetro de mercúrio (mmHg) 160 mmHg = 1,013 x105 Pa

Atmosfera (atm) 1 atm = 1,013 x 105 Pa

bar (bar) 1 ≈ 1,013 x 105 Pa

Torricelli (torr) 760 torr = 1,013 x 105 Pa

VOLUME MOLAR

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• Para uma mesma pressão, o volume de um gás está relacionado

com a sua quantidade de matéria e é independente do gás

analisado;

• A 0 ºC (273,15 K) e pressão de 1 atm (CNTP), 1 mol de gás ocupa

o volume de 22,4 L.

• Para gás ideal corresponde a 25 L.

Sigla Denominação Temperatura Pressão

CNTP Condições normais de temperatura e pressão 25 ºC

(≈298 K)

1 bar

(≈1 atm)

(≈1 x 105 Pa)

TRANSFORMAÇÕES GASOSAS

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Lei de Boyle (isotérmica)

• Ocorre quando o gás contido

num recipiente é comprimido

sob temperatura constante;

• Robert Boyle observou que

quando se dobra a pressão em

uma massa fixa de um gás, seu

volume cai pela metade.

𝑝1𝑉1 = 𝑝2𝑉2 𝑜𝑢 𝑝. 𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒

Fonte Imagem: https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/lei-boyle-sobre-transformacao-

isotermica.htmFonte Imagem:

https://yosoytuprofe.20minutos.es/2017/02/16/le-de-

boyle/

TRANSFORMAÇÕES GASOSAS

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Lei de Gay-Lussac(isobárica)

• Ocorre quando o gás contidonum recipiente é comprimidosob pressão constante;

• Joseph Louis Gay-Lussacobservou que o volume eradiretamente proporcional àtemperatura termodinâmica.Quando a T termodinâmicadobra seu volume tambémdobra.

𝑉1𝑇1

=𝑉2𝑇2

𝑜𝑢𝑉

𝑇= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒

Fonte Imagem: https://descomplica.com.br/blog/quimica/quais-sao-as-

leis-ponderais-na-quimica/

Adaptada - Fonte Imagem: https://blogdoenem.com.br/quimica-

transformacao-isocorica-isovolumetrica/gay-lussac/

TRANSFORMAÇÕES GASOSAS

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Lei de Charles e Gay-

Lussac (isocórica)

• Ocorre quando o gás contido

num recipiente é comprimido

sob volume constante;

• A pressão era diretamente

proporcional à temperatura.

Quando a T dobra sua pressão

também dobra.

𝑃1𝑇1

=𝑃2𝑇2

𝑜𝑢

𝑃

𝑇= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒

Adaptada – Fonte Imagem: https://slideplayer.com.br/slide/1859302/

EQUAÇÃO DE ESTADO DOS GASES

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• Quando uma massa fixa de gás sofre uma transformação em que as três

grandezas (p,V e T) se alteram, a relação permanece constante.

• A relação entre estado inicial e final pode ser expressa pela equação

da transformação geral dos gases:

𝑝. 𝑉

𝑇

𝑝𝑖𝑉𝑖𝑇𝑖

=𝑝𝑓𝑉𝑓𝑇𝑓

EQUAÇÃO DE ESTADO DOS GASES

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• A equação de estado relaciona a pressão de uma amostra gasosa com

seu volume, sua temperatura e com a quantidade de matéria nela

presente:

𝑝. 𝑉 = 𝑛.𝑹. 𝑇

R Unidades

0,082 L . atm . K-1 . mol-1

62,36 L . mmHg . K-1 . mol-1

8,314 L . kPa . K-1 . mol-1

EXERCÍCIOS

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• 1. Determine o volume que ocupa 1 mol de uma substância gasosa:

a) em condições normais (1 atm de pressão e 0 ºC);

b) a 10 atm de pressão e 25 ºC.

𝑝. 𝑉 = 𝑛. 𝑅. 𝑇

𝑉 =𝑛.𝑅.𝑇

𝑝𝑉 =

1 𝑚𝑜𝑙×0,082 𝑎𝑡𝑚.𝐿 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1×273 𝐾

1 𝑎𝑡𝑚= 22,4L

𝑉 =𝑛.𝑅.𝑇

𝑝𝑉 =

1 𝑚𝑜𝑙×0,082 𝑎𝑡𝑚.𝐿 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1×298 𝐾

10 𝑎𝑡𝑚= 2,4L

EXERCÍCIOS

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• 2. Um gás no estado 1 apresenta volume de 14 L, pressão de 5 atm e

temperatura de 300 K. Qual será a pressão do gás no estado 2 se o

volume for dobrado à temperatura constante?

𝑝1𝑉1 = 𝑝2𝑉2 →5 𝑎𝑡𝑚 × 14 𝐿

28 𝐿= 𝑝2 = 2,5 𝑎𝑡𝑚

• 3. Um recipiente contém 8 g de O2 em condições normais. Qual deve

ser o volume desse recipiente?

𝑛 =𝑚

𝑀=

8 𝑔

32 𝑔𝑚𝑜𝑙−1= 0,25 𝑚𝑜𝑙

𝑉 =𝑛. 𝑅. 𝑇

𝑝=

0,25 𝑚𝑜𝑙 × 0,082 𝑎𝑡𝑚. 𝐿. 𝐾−1𝑚𝑜𝑙−1 × 298𝐾

1 𝑎𝑡𝑚= 6,1𝐿

EXERCÍCIOS

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• 4. Um gás encontra-se a uma temperatura de 373 K e a uma pressão de

2,50 atm. Supondo que não haja nenhuma variação de volume, qual a

nova temperatura do gás se a pressão cair a 1,50 atm?𝑝1𝑇1

=𝑝2𝑇2

→2,50 𝑎𝑡𝑚

373 𝐾=1,50 𝑎𝑡𝑚

𝑇2= 𝑇2 = 223,8 𝐾

• 5. A uma pressão constante se aquece um gás até que seu volume inicial

de 150 L dobre. Se a temperatura inicial do gás era de 20 ºC, qual deve

ser a temperatura final?𝑉1𝑇1

=𝑉2𝑇2

→150 𝐿

20 °𝐶=300 𝐿

𝑇2= 𝑇2 = 40 °𝐶

EXERCÍCIOS

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• 6. Certa quantidade de um gás ocupa um volume de 120 L à pressão de

700 mmHg e temperatura de 20 ºC. A que pressão o volume será

apenas de 30 L, mantendo-se a temperatura constante?

𝑝1𝑉1 = 𝑝2𝑉2 →700 𝑚𝑚𝐻𝑔 × 120 𝐿

30 𝐿= 𝑝2 = 2800 𝑚𝑚𝐻𝑔

• UEPG-PR Certa massa de gás ocupa um volume de 1m³ (1.000 L) a 323

ºC, exercendo uma pressão de 1 atm no recipiente que a contém.

Reduzindo-se a temperatura de 25 ºC e o volume ocupado pelo gás

para 25 L, qual a pressão no sistema, em atm?𝑝1𝑉1𝑇1

=𝑝2𝑉2𝑇2

→1 𝑎𝑡𝑚 × 1000 𝐿

323 °𝐶=𝑝2 × 25 𝐿

25 °𝐶= 𝑝2 = 3,1 𝑎𝑡𝑚

EXERCÍCIOS

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• (UF-AC) - Qual deve ser a temperatura de certa quantidade de um gás

ideal, inicialmente a 200 K, para que tanto o volume quanto a pressão

dupliquem?𝑝1𝑉1𝑇1

=𝑝2𝑉2𝑇2

→1 × 1

200 𝐾=2 × 2

𝑇2= 𝑇2 = 800 𝐾

a) 1200 K

b) 2400 K

c) 400 K

d) 800 K

e) n.d.a

EXERCÍCIOS

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• (UFF-RJ) - Num recipiente com 12,5 mL de capacidade, está contido certaamostra gasosa cuja massa exercia uma pressão de 685,0 mmHg, atemperatura de 22 ºC. Quando esse recipiente foi transportado com as mãos,sua temperatura elevou-se para 37 ºC e a pressão exercida pela massa gasosapassou a ser, aproximadamente?

760 𝑚𝑚𝐻𝑔 − 1 𝑎𝑡𝑚685 𝑚𝑚𝐻𝑔 − 𝑥 = 0,9 𝑎𝑡𝑚

𝑝1𝑇1

=𝑝2𝑇2

→0,9 𝑎𝑡𝑚

295 𝐾=

𝑝2310 𝐾

= 𝑝2 = 0,95 𝑎𝑡𝑚

• a) 0,24 atm b) 0,48 atm c) 0,95 atm d) 1,50 atm e) 2,00 atm

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