Estudo dos gases

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Estudo dos gases

  1. 1. Estudo dos Gases 12/02/2012 15h 58 Com exceção dos gases nobres, que são formados por átomos isolados a maioria dos gases são compostos moleculares. Fisicamente, os gases possuem grande capacidade de compressão e expansão, não possuindo nem forma nem volume definidos, pois ocupam o volume a forma do recipiente que os contém. Há uma diferença entre gás e vapor: o vapor é capaz de existir em equilíbrio com a substância em estado líquido e até mesmo sólido; o gás, por sua vez, é um estado fluido impossível de se liquefazer. Temperatura É a medida da agitação das partículas. Nos estudos dos gases utiliza-se a escala Kelvin (K), cuja fórmula de conversão em relação à temperatura em graus Celsius (C) é: K = C+273 Pressão É a força por unidade de área. No caso dos gases a pressão é resultante do movimento das partículas em choque com as paredes do recipiente que contém o gás. As unidades de medida para a pressão atmosférica medida ao nível do mar são: Volume ocupado por um gás Igual ao volume do recipiente que o contém. As unidades são: Mol Quantidade de uma substância:
  2. 2. CNTP - condições normais de temperatura e pressão (273 K e 1 atm). Nessas condições 1 mol de gás ocupa 22,4 L (volume molar de gases). Transformações gasosas Isotérmica (temperatura constante); caso se diminua o volume do gás (diminuindo o volume do recipiente que o contém), a pressão aumenta: Isobárica (pressão constante); caso se aumente a temperatura o volume também aumenta: Isocórica ou Isovolumétrica (volume constante); ao se aumentar a temperatura a pressão também aumenta Equação geral dos gases ideais: se as três propriedades (volume, pressão e temperatura) variarem, a equação será:
  3. 3. É chamado de gás ideal a todo gás que se comporta conforme as equações acima descritas. Na maioria das vezes os gases não se comportam como gases ideais, e são chamados de gases reais. Usam-se as equações acima, fazendo a adaptação para os casos de gases reais. Equação de estado dos gases perfeitos Mesmo que haja transformações pode-se usar a equação geral dos gases a qualquer momento: A equação acima relaciona o número de mols de um gás com a temperatura, pressão e volume; ou seja, dados, por exemplo, a pressão, o volume e a temperatura de um gás, é possível calcular quantos mols de gás estão presentes nesse volume. Mistura de gases Toda mistura de gases é um sistema homogêneo. A pressão final alcançada será a soma de todas as pressões parciais dos gases misturados. Por exemplo, caso misturemos 3 gases com pressões parciais de 1, 2 e 3 atm a pressão final será 6 atm. Para mistura de n gases a equação será: Por generalização:
  4. 4. Fração molar de cada um dos gases da mistura é a razão entre o número de mols desse gás e o número total de mols. Exercícios: 1. (UFU-MG) A atmosfera é composta por uma camada de gases que se situam sobre a superfície da Terra. Imediatamente acima do solo localiza-se uma região da atmosfera conhecida por troposfera, na qual ocorrem as nuvens, os ventos e a chuva. Ela tem uma altura aproximada de 10 km, a temperatura o seu topo é cerca de -50 °C e sua pressão é de 0,25 atm. Se um balão resistente a altas pressões, cheio com gás hélio até um volume de 10 L, a 1,00 atm e 27 °C for solto, o volume deste balão, quando chegar ao topo da troposfera será de: (Dados: 0 Kelvin = -273 °C) a. 40,0 L. b.74,1 L. c. 36,3 L. d. 29,7 L. e. 52,5 L. 2. (UFMT) Termodinamicamente, o gás ideal é definido como o gás cujas variáveis de estado se relacionam pela equação PV = nRT, em que P é a pressão, V é o volume, T é a temperatura na escala Kelvin, R é a constante universal dos gases e vale R = 0,082 atm.L/mol.K e n é o número de mol do gás. Um recipiente de 20,5 L contém hidrogênio a 27 °C e 9 atm de pressão. Supondo que o hidrogênio comporta-se como um gás ideal, quantos gramas de hidrogênio estão contidos no recipiente? (Dado: massa molecular do H2 = 2g/mol).
  5. 5. 3. (Fuvest-SP) Indique os cálculos necessários para a determinação da massa molecular de um gás, sabendo-se que 0,800 g desse gás ocupa o volume de 1,12 L a 273 °C e 2,00 atm. Qual valor se encontra para a massa molecular desse gás? (Dado: R = 0,082 atm.L/mol.K) 4. a. A pressão parcial do CO é o dobro da do CH4. b. A pressão parcial CH4 é o triplo da do CO2. c. A pressão parcial do CO2 é ¼ da do CO. d. A pressão parcial do CO é o quádruplo do da CH4. e. A pressão total é 4 atm. Respostas: 1. d. 2. 15g. 3. 4. d.

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