Combustíveis gasosos, líquidos e sólidos: … que, para uma amostra de gás, existe uma...

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Combustíveis gasosos,

líquidos e sólidos:

compreender as diferenças

Combustíveis Energia e Ambiente

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Estados físicos de hidrocarbonetos em

função do número de carbonos da cadeia


Os gases combustíveis podem

ser agrupados em famílias,

com características de

combustão similares.

•gases combustíveis ricos em

monóxido de carbono e em

hidrogénio, como o gás de

cidade

•gases naturais e os gases

associados ao petróleo bruto.

•Gases de Petróleo Liquefeitos

(GPL), que são o butano

(C4H10) e o propano (C3H8).

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Combustíveis gasosos, líquidos e

sólidos: compreender as diferenças


Gases possuem características físicas distintas dos restantes

materiais

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Gases Reais versus Gases Ideais


No século XIX alguns físicos, nomeadamente Boltzmann e

Maxwel, descobriram que as propriedades físicas dos gases

podiam ser explicadas com base nos movimentos das

moléculas individuais. Este movimento molecular tem

associada uma determinada energia cinética.

TEORIA CINÉTICA DOS GASES

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Hipóteses fundamentais da T. C. G.

1. Todo o gás é formado por moléculas em movimento livre e desordenado a grande velocidade. As moléculas chocam entre si e contra as paredes do recipiente. As colisões são perfeitamente elásticas, isto é, pode haver transferência de energia entre as moléculas devido às colisões mas a energia total do sistema permanece constante

2. As moléculas estão muito separadas umas das outras, isto é, o espaço ocupado.

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Hipóteses fundamentais da T. C. G.

3. pelas partículas é desprezável relativamente ao espaço "vazio" existente no recipiente em que se encontram. As moléculas podem ser consideradas pontuais, isto é, têm massa mas o seu volume é desprezável.

4. Não existem forças atractivas nem repulsivas entre as moléculas de um gás.

5. A energia cinética média das moléculas é proporcional à temperatura do gás.

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O gás perfeito ou ideal obedece, rigorosamente, às

hipóteses do modelo descrito pela teoria cinética dos

gases.

O gás real, afasta-se do comportamento do gás ideal,

principalmente a pressões muito elevadas e/ou

temperaturas muito baixas

A uma amostra gasosa constituída por uma certa quantidade de

matéria (n) podemos associar três grandezas ou variáveis que se

relacionam matematicamente entre si. São elas o volume (V), a

pressão (P) e a temperatura (T).

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Pressão Volume e Temperatura


Pressão

•Resulta das colisões das partículas com as paredes do recipiente.

•Depende da frequência das colisões por unidade de área e da velocidade com que as partículas chocam com as paredes

•Por definição

pressão = força / área

•Unidade SI pascal – Pa

1Pa = 1N/m2= 1Kg/ms2

•Relações entre unidades de Pressão

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Pressão Volume e Temperatura

Volume •Volume do recipiente que o contém.

•Unidade SI metro cúbico – m3

Temperatura

• T absoluta medida energia cinética média das partículas

• Unidade SI Kelvin – K (T absoluta)

• Relação entre temperaturas Celsius e Kelvin

T (K) = θ (ºC) + 273.15

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Relação entre P, V, T e n

Relação Volume - Pressão: Lei de Boyle- Mariotte (n,T constantes)

PV = constante

Representação gráfica da variação de volume de uma amostra de gás com a pressão

exercida sobre ele, a temperatura constante. (a) p em função de V; (b) p em função de

1/V.

(a) (b)

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Relação V - T: Lei de Charles e Gay- Lussac (n,P constantes)

Verifica-se que, para uma amostra de gás, existe uma proporcionalidade directa entre volume que ocupada e a sua temperatura absoluta, a uma determinada

pressão.

V/T = constante

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Relação V - n: Lei de Avogadro (T,P constantes)

Em 1811, Amadeu Avogadro pôs a hipótese de, à mesma temperatura e

pressão, volumes iguais de gases conterem o mesmo número de

moléculas.

V/n = constante

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Lei Boyle PV = constante

Lei Charles

Lei Avogadro

V/T = constante

V/n = constante

V α n T 1/P

V P = K n T

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V P = K n T

A PTN 1 mole ocupa um volume de 22.4 dm3

SI CGS

P (Pa) 105 P (atm) 1

V (m3) 22.4x10-3 V (dm3) 22.4

T (K) 273.15 T (K) 273.15

n (mol) 1 n (mol) 1

K = R = 8.314 K = R = 0.082

Pa. m3.mol-1.K-1 atm. dm3.mol-1.K-1

PV = n R T Equação de estado dos Gases Ideais

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Em que condições um gás se

comporta como real?

Os desvios de comportamento em relação aos gases ideais ocorrem porque, não são desprezáveis:

•O volume das moléculas

•As interacções moleculares (atracção e de repulsão).

Um gás real aproximar-se-á tanto mais do comportamento de um gás ideal quanto:

•mais elevada for a temperatura;

•maior for a rarefacção (menor número de moléculas por unidade de volume), o que implica ficar sujeito a pressões mais baixas.

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