O documento discute a teoria cinética molecular de gases ideais e reais. Apresenta as variáveis de estado de um gás, como temperatura, volume e pressão, e as leis de Boyle-Mariotte, Charles e Gay-Lussac sobre transformações gasosas isotérmicas, isobáricas e isométricas. Também aborda equações como a de Clapeyron e Van der Waals e aplicações como a velocidade do som.

1. Gases ideais
Prof. Jair LP

2. Modelo do gás perfeito

3. Teoria cinética molecular
 Desenvolvida por Boltzmann e Maxwell (Séc. XIX).
Hipóteses
 Todo o gás ideal é formado por pequenas partículas
esféricas chamadas moléculas, que movem-se a altas
velocidades, em forma reta e desordenada.
 Os choques moleculares são perfeitamente elásticos,
sem perda de energia cinética, e são a única interação
entre as moléculas.

4. Teoria cinética molecular
 As forças de atração (ou repulsão) entre as moléculas (especialmente
de origem elétrica) são desprezadas no modelo do gás ideal.

5. Variáveis de estado de um gás
Temperatura (K): Nível de agitação das
partículas do gás (átomos ou moléculas).
Volume (m3
ou L): igual ao volume do
recipiente ocupado pelo gás.
Pressão (N/m2
ou atm): resultado das
colisões das moléculas contra as paredes
do recipiente.

6. Aparelhagem experimental

7. Aparelhagem experimental

8. Transformações gasosas

9. Isotérmica (Lei de Boyle-Mariotte)
Se a temperatura e quantidade de matéria
são constantes, o volume de um gás é
inversamente proporcional à sua pressão.

10. Isotérmica (Lei de Boyle-Mariotte)
Se a temperatura e quantidade de matéria
são constantes, o volume de um gás é
inversamente proporcional à sua pressão.
0011 .. VpVp =

11. Isotérmica – exemplo
Expansão lenta de um gás confinado.

12. 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.
Assim, para fazer justiça aos dois
cientistas, o processo isobárico chama-se
Lei de Charles e o isocórico (ou
isométrico) Lei de Gay Lussac.

13. Transformação isobárica (Lei de Charles)
 Se a pressão e quantidade de matéria são
constantes, o volume de um gás é diretamente
proporcional à sua temperatura.

14. Transformação isobárica (Lei de Charles)
 Se a pressão e quantidade de matéria são
constantes, o volume de um gás é diretamente
proporcional à sua temperatura.
0
0
1
1
T
V
T
V
=

15. Transformação isobárica (Lei de Charles)
 Se a pressão e quantidade de matéria são
constantes, o volume de um gás é diretamente
proporcional à sua temperatura.

16. Transformação isobárica: tubos
pneumáticos

17. Transformação isobárica: tubos
pneumáticos em Lost

18. Transformação isobárica: tubos
pneumáticos em Lost

19. Transformação isobárica: tubos
pneumáticos em Grim Fandango (1998)

20. Transformação isobárica: tubos
pneumáticos em Grim Fandango (1998)

21. Transformação isométrica (Lei de Gay-Lussac)
 Se o volume e quantidade de matéria são
constantes, a pressão de um gás é diretamente
proporcional à sua temperatura.

22. Transformação isométrica (Lei de Gay-Lussac)
 Se o volume e quantidade de matéria são
constantes, a pressão de um gás é diretamente
proporcional à sua temperatura.
0
0
1
1
T
p
T
p
=

23. Transformação isométrica (Lei de Gay-Lussac)
 Se o volume e quantidade de matéria são
constantes, a pressão de um gás é diretamente
proporcional à sua temperatura.

24. Transformação isométrica: Pneu de
automóvel em movimento

25. Transformação adiabática
Processo de transformação
termodinâmica na qual não há trocas de
calor com o ambiente.
γ = expoente de Poison
γγ
0011 VpVp =

26. Pegando pesado – Expoente de Poison
γ = CP/CV
CP: calor específico a pressão constante.
CV: calor específico a volume constante.
Usualmente: CP = 5R/2, CV = 3R/2 e γ = 5/3.

27. Transformação adiabática: Spray

28. Transformação adiabática: Bomba
para encher pneus

29. Transformação adiabática:
Ar condicionado em aviões

30. Equações principais

31. Equação geral dos gases ideais
Para uma mesma massa gasosa,
podemos afirmar que existe uma
constante diretamente proporcional à
pressão e volume do gás, e inversamente
proporcional à sua temperatura.
0
00
1
11
T
Vp
T
Vp
=

32. Equação geral dos gases ideais
Para uma mesma massa gasosa,
podemos afirmar que existe uma
constante diretamente proporcional à
pressão e volume do gás, e inversamente
proporcional à sua temperatura.
nRcte
T
pV
==

33. Equação de Clapeyron (gases ideais)
 A equação que descreve normalmente a relação
entre a pressão, e volume, a temperatura e a
quantidade (em moles) de um gás ideal é:
 R = constante universal dos gases perfeitos
R = 0,082 atm.L/mol.K ou 8,31 J/mol.K
nRTpV =

34. Equação de Van der Waals (gases reais)
a, b: constantes determinadas pela natureza do gás.
( ) nRTnbV
V
na
p =−





+ .
.
2
2

35. Transformações gasosas – análise gráfica

36. Aplicações da teoria

37. Velocidade do som no ar
A teoria cinética permite demonstrar que:
M = massa molar
γ = expoente de Poison
M
TR
VSOM
..γ
=

38. Velocidade do som no ar

39. “Barreira” do som

40. Turbulência atmosférica

41. Gases nada perfeitos

42. Gases nada perfeitos

43. Gases nada perfeitos
 O que é o flato? Do que ele é composto?
(Fonte: Superinteressante)
 Flato, do latim flatus, significa sopro e é uma composição de gases
altamente variável: parte do ar que engolimos (nitrogênio e dióxido
de carbono) e gases resultantes das reações químicas entre ácido
estomacal, fluidos intestinais e flora bacteriana (dióxido de
carbono, hidrogênio e metano).
 O odor característico vem de pequenas quantidades de sulfeto de
hidrogênio(gás sulfídrico) e enxofre livre na mistura. Os alimentos
mais ricos em enxofre são a cebola, a couve-flor e os ovos.

44. Trabalho mecânico de um gás

45. Cálculo do trabalho de um gás
 Para transformações isobáricas:
Vp ∆= .τ

46. Cálculo do trabalho de um gás

47. Bônus – trailer de Grim Fandango

48. The End