1) O documento discute a teoria dos gases, incluindo suas propriedades como volume, pressão e temperatura. 2) Ele explica as transformações de estado dos gases de acordo com as leis de Boyle, Charles e Gay-Lussac. 3) A hipótese de Avogadro e a equação dos gases ideais também são abordadas.

1. ESTUDO DOS GASES: TEORIA

2. Estudo dos Gases Ao nos referirmos a uma substância na fase gasosa, devemos sempre fazer uso das grandezas : volume, pressão e temperatura. Volume : é a propriedade de um gás expandir-se espontaneamente, ocupando todo volume do recipiente que o contém 1 m 3 -------- 1 dm 3 --------- 1 cm 3 1 L ----------- 1 ml x 10 3 x 10 3 : 10 3 : 10 3 Pressão : resultado das colisões das moléculas do gás contra as paredes do recipiente. 1 atm = 760 mmHg = 101 325 Pa = 10 5 Pa Temperatura Absoluta: medida da energia cinética média das moléculas do gás. K = 0 C + 273

3. Transformações de estado de um gás Isotérmica – Lei de Boyle- Mariotte  Mantendo-se a temperatura constante, o volume ocupado por certa massa gasosa, é inversamente proporcional a sua pressão. P V P . V = k  P 1 . V 1 = P 2 . V 2 Isobárica – Leis Charles – Gay- Lussac  Mantendo-se a pressão constante o volume ocupado por certa massa gasosa varia linearmente com a temperatura em Celsius e, é diretamente proporcional a temperatura absoluta. V t 0 C - 273 0 C V T (K)

4. Isométrica, isocórica ou isovolumétrica : Mantendo-se o volume constante, a pressão exercida por certa massa gasosa, varia linearmente com a temperatura em Celsius e, é diretamente proporcional a temperatura absoluta. P t 0 C - 273 0 C P T(K) Equação Geral dos Gases Equação de estado de um gás ideal ( Clapeyron) P.V = n.R.T P = pressão R = 0,082 atm.L.mol -1 .K -1 V = volume R = 62,3 mmHg.L.mol -1 .K -1 n = número de mols T = temperatura absoluta

5. V 1 P 1 2P 1 Lei de Boyle-Mariotte (1627 –1691) Mantendo-se a temperatura constante, o volume ocupado por certa massa gasosa é inversamente proporcional a sua pressão. T 1 = T 2 Isotérmica

6. Leis de Charles-Gay-Lussac: Jacques Alexandre Cesar Charles ( 1746-1823) Joseph-Louis Gay-Lussac (1778-1850) V 1 2V 1 T 1 2T 1 P 1 P 2 = Mantendo-se a pressão constante, o volume ocupado por certa massa gasosa é diretamente proporcional a temperatura absoluta. Isobárica

7. P 1 2P 1 V 1 V 2 T 1 2T 1 Mantendo-se o volume constante, a pressão exercida por certa massa gasosa é diretamente proporcional a sua temperatura absoluta. Como o volume está constante, ao aumentarmos a temperatura, a energia cinética das moléculas vai aumentar, fazendo com que as colisões ocorram com maior intensidade e velocidade aumentando assim a pressão exercida pelo gás. Leis de Charles-Gay-Lussac: Jacques Alexandre Cesar Charles ( 1746-1823) Joseph-Louis Gay-Lussac (1778-1850) Isométrica =

8. HIPÓTESE DE AVOGADRO Volumes iguais de gases diferentes, nas mesmas condições de pressão e temperatura possuem o mesmo número de moléculas. ( Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro – 1776-1856) P A V A = n A . R . T A P B V B = n B . R . T B n A = n B A Hipótese de Avogadro só foi aceita na realidade algum tempo depois, quando foi demonstrada por Stanislao Cannizzaro (1826-1910) Volume Molar: volume ocupado por um mol de um gás qualquer. Nas CNTP igual a 22,4 L.

9. Mistura de Gases Fração molar ( X ) ou Fração em quantidade de matéria : é a relação entre o número de mols do componente da mistura e o número de mols total da mistura. Pressão Parcial : pressão que o gás exerceria, se estivesse sozinho no volume da mistura e na temperatura da mistura. Lei de Dalton: a soma das pressões parciais é igual a pressão total. Volume parcial : volume que o gás ocuparia sozinho na pressão e temperatura da mistura. Lei de Amagat: a soma dos volumes parciais é igual ao volume total.

10. Massa molar aparente : É a relação entre a soma das massas totais dos gases da mistura e o número de mols total da mistura. Densidade absoluta: relação entre o produto da pressão pela massa molar e o produto da constante pela temperatura absoluta. Densidade relativa: relação entre as massas molares dos gases envolvidos. ( nas mesmas condições de temperatura e pressão)

11. Difusão: propriedade das moléculas de um gás de se misturarem homogeneamente e espontaneamente, entre as moléculas de outro gás. Lei de Grahan: a velocidade de difusão é inversamente proporcional à raiz quadrada da densidade de um gás. Efusão : propriedade das moléculas de um gás contidas em um recipiente de atravessarem um pequeno orifício. Lei de Grahan : a velocidade é inversamente proporcional a raiz quadrada da densidade de um gás Importante : quanto maior a massa molar de um gás, mais lento será e maior dificuldade terá para atravessar pequenos orifícios.

12. Energia cinética média: por intermédio da física, temos: Como a energia cinética média é diretamente proporcional a temperatura absoluta, temos: Importante: a velocidade média das moléculas de um gás, é diretamente proporcional a raiz quadrada da temperatura absoluta.

13. Transmissão de Calor Em certas situações, mesmo não havendo o contato físico entre os corpos, é possível sentir que algo está mais quente. Como quando chega-se perto do fogo de uma lareira. Assim, concluímos que de alguma forma o calor emana desses corpos "mais quentes" podendo se propagar de diversas maneiras. Como já vimos anteriormente, o fluxo de calor acontece no sentido da maior para a menor temperatura. Este trânsito de energia térmica pode acontecer pelas seguintes maneiras: >condução >convecção >irradiação

14. Fluxo de Calor Para que um corpo seja aquecido, normalmente, usa-se uma fonte térmica de potência constante, ou seja, uma fonte capaz de fornecer uma quantidade de calor por unidade de tempo. Definimos fluxo de calor ( Φ ) que a fonte fornece de maneira constante como o quociente entre a quantidade de calor ( Q ) e o intervalo de tempo de exposição ( Δt ): Sendo a unidade adotada para fluxo de calor, no sistema internacional, o Watt (W) , que corresponde a Joule por segundo, embora também sejam muito usada a unidade caloria/segundo (cal/s) e seus múltiplos: caloria/minuto (cal/min) e quilocaloria/segundo (kcal/s) .

15. Exemplo: Uma fonte de potência constante igual a 100W é utilizada para aumentar a temperatura 100g de mercúrio 30°C. Sendo o calor específico do mercúrio 0,033cal/g.°C e 1cal=4,186J, quanto tempo a fonte demora para realizar este aquecimento? Aplicando a equação do fluxo de calor: