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Estudo dos gases | |||
Teoria cinética dos gases | |||
Características de uma substância no estado gasoso - Não tem forma e nem volume próprios. Um gás tem a forma do recipiente onde está contido e ocupa todo o espaço limitado pelas paredes do recipiente. O volume de um gás é o volume do recipiente onde está contido. | |||
Modelo do estado gasoso (teoria cinética dos gases) - Um gás é constituído por moléculas isoladas, separadas umas das outras por grandes espaços vazios em relação ao seu tamanho e em contínuo movimento de translação, rotação e vibração. | |||
Pressão e temperatuda de um gás Pressão de um gás: Resulta das colisões das moléculas contra as paredes do recipiente onde está contido. | |||
Temperatura de um gás: É uma medida da agitação molecular ou da agitação térmica. | |||
Gás ideal | |||
Gás ideal ou gás perfeito - É um modelo teórico. É um gás que obedece às equações p.V/T = k e p.V = n.R.T, com exatidão matemática. | |||
Na prática, temos gases reais. Um gás real tende para o gás ideal quando a pressão tende a zero e a temperatura se eleva. | |||
CNTP | |||
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP) | |||
p = 1,00 atm e T = 273K | |||
Lei de Boyle e lei de Charles e Gay-Lussac | |||
Lei de Boyle - A temperatura constante, o volume ocupado por uma quantidade fixa de um gás é inversamente proporcional à sua pressão. P.V = k = constante | |||
Lei de Charles e Gay-Lussac - A volume constante, a pressão de uma massa fixa de um gás varia linearmente com a temperatura do gás em graus Celsius. | |||
A pressão constante, o volume de uma massa fixa de um gás varia linearmente com a temperatura do gás em graus Celsius. | |||
Com a introdução da escala absoluta, as leis de Charles e Gay-Lussac foram assim enunciadas: | |||
A volume constante, a pressão de uma massa fixa de gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás. | |||
A pressão constante, o volume de uma massa fixa de gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás. | |||
Transformações isotérmica, isobárica e isocórica | |||
Transformação Pressão Volume Temperatura | |||
ISOBÁRICA CONSTANTE VARIÁVEL VARIÁVEL | |||
ISOCÓRICA* VARIÁVEL CONSTANTE VARIÁVEL | |||
ISOTÉRMICA VARIÁVEL VARIÁVEL CONSTANTE | |||
*Isométrica ou Isovolumétrica | |||
Equação geral dos gases perfeitos | |||
p.V | |||
—— | |||
T = k ou p1.V1 | |||
—— | |||
T1 = p2.V2 | |||
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T2 | |||
(número de mols constante) | |||
ISOBÁRICA | |||
(p1 = p2) V1 | |||
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T1 = V2 | |||
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lei de Charles | |||
e Gay-Lussac | |||
ISOCÓRICA | |||
(V1 = V2) p1 | |||
—— | |||
T1 = p2 | |||
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Gay-Lussac | |||
ISOTÉRMICA | |||
(T1 = T2) p1.V1 = p2.V2 | |||
lei de Boyle | |||
Equação de estado de um gás perfeito | |||
p.V = n.R.T | |||
R = constante do gás perfeito ou ideal R = 0,082 atm.L/mol.K R = 63,2 mmHg.L/mol.K | |||
Volume molar de um gás | |||
Volume molar é o volume de um mol de substância. | |||
O volume molar de um gás é constante para todos os gases a uma mesma pressão e temperatura. | |||
Nas CNTP, o volume molar é igual a 22,7 L/mol. | |||
Fração molar, pressão parcial, pressão total, volume parcial e volume total Fração molar de um gás A numa mistura: | |||
número de mols de A / número de mols da mistura. | |||
Pressão parcial de um gás A numa mistura: | |||
fração molar de A x pressão da mistura. | |||
Pressão parcial de um gás A numa mistura: | |||
é a pressão exercida pelo gás A como se ele estivesse sozinho na mistura. | |||
Pressão (total) de uma mistura gasosa: | |||
é a soma das pressões parciais de cada gás. | |||
Volume parcial de um gás A numa mistura: | |||
é o volume que teria o gás A se estivesse submetido a pressão(total) da mistura, à mesma temperatura. | |||
Volume parcial de um gás A numa mistura: | |||
fração molar de A x volume da mistura. | |||
Fração molar de um gás A numa mistura: | |||
quando expressa em porcentagem, é também a porcentagem em volume do gás A na mistura. | |||
Densidade de um gás | |||
Densidade de um gás nas CNTP: | |||
dCNTP = M | |||
—— | |||
22,4 g/L | |||
Densidade de um gás a uma pressão p e temperatura T: | |||
d = p.M | |||
—— | |||
R.T | |||
Densidade de um gás A em relação a um gás B: | |||
dA,B = MA | |||
—— | |||
MB | |||
Densidade de um gás A em relação ao ar: | |||
dA,ar = MA | |||
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Mar = MA | |||
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28,8 | |||
Efusão e difusão de gases - Lei de Graham Efusão de gases é a passagem de gases por pequenos orifícios | |||
Difusão de gases é a mistura de gases quando colocados uns na presença de outros | |||
Lei de Graham - As velocidades de efusão e de difusão são inversamente proporcionais as raízes quadradas de suas massas moleculares (ou de suas densidades). |
Edição das 18h16min de 29 de março de 2010
Foi proposta a fusão deste artigo ou se(c)ção com Teoria cinética . |
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Este artigo não cita fontes confiáveis. (Fevereiro de 2008) |
História
Em 1738, o físico matemático Daniel Bernoulli Atim, publicou Hidrodinâmica, a base para a teoria cinética dos gases. Nesse trabalho, Bernoulli posicionou seu argumento, ainda sólido até a atualidade, que os gases consistem em um grande número de moléculas se movendo em todas as direções, onde elas colidem entre si e esse impacto causa uma pressão na superfície de contato que podemos sentir. Como exemplos, podemos citar o que nós sentimos como calor, que corresponde simplesmente a energia cinética do seu movimento. A teoria não foi imediatamente aceita, em parte por causa da conservação de energia que não estava bem estabelecida, e ainda, não era óbvio aos físicos que as colisões entre as moléculas eram perfeitamente elásticas.
Em 1820, o físico inglês John Herepath, foi motivado por Georges-Louis Lesage com sua teoria da gravitação cinética, que considerava um sistema de colisão de partículas poderiam ser causadas por uma ação à distância. Neste sentido, quando pensava sobre o efeito da elevação da temperatura perto do Sol com suas partículas gravitacionais, foi conduzido a uma relação entre a temperatura e a velocidade das partículas.
Informações
O estudo do gás perfeito realizado sob a perspectiva microscópica leva-nos à teoria cinética dos gases. Nesse modelo teórico, pelo fato de encontrarmos um número muito grande de partículas por unidade de volume (1020 partículas por cm³), as hipóteses impostas representam o que deve acontecer, em média, com as partículas do gás.
A seguir as hipóteses da teoria cinética, a respeito dos gases perfeitos:
- Uma porção de gás perfeito é constituída por um grande número de moléculas em movimento caótico.
- As moléculas são consideradas pontos materiais.
- As colisões entre duas moléculas ou entre uma molécula e uma parede do recipiente são supostas perfeitamente elásticas.
- Cada colisão tem duração desprezível.
- Entre colisões sucessivas, o movimento das moléculas é retilíneo.
- As forças intermoleculares só se manifestam durante as colisões.
- O estudo das colisões das moléculas pode ser feito com base na mecânica newtoniana.
Energia interna de um gás perfeito
Das hipóteses do modelo teórico do gás perfeito, conclui-se que a energia interna resume-se na energia cinética de translação de suas moléculas.
A energia interna de um gás perfeito é função exclusiva do número de mols (n) e da temperatura absoluta (T) do gás.
Na verdade a energia interna de um gás é função não exclusiva da temperatura e sim da soma da Energia Cinética com a Energia Potencial. Há, no ensino médio, tendência de se atribuir toda energia interna à Energia Cinética e, por conseguinte, à temperatura do gás. Mas, se analisarmos as mudanças de estado de um modo geral, fica fácil perceber uma variação da energia interna mesmo não havendo variação da temperatura se a pressão for mantida constante.
Podemos definir a Energia cinética pela fórmula:
- Ec = energia cinética
- n = número de mols
- R = constante dos gases perfeitos
- T = temperatura
Predefinição:Esboço-termodinâmica Estudo dos gases Teoria cinética dos gases
Características de uma substância no estado gasoso - Não tem forma e nem volume próprios. Um gás tem a forma do recipiente onde está contido e ocupa todo o espaço limitado pelas paredes do recipiente. O volume de um gás é o volume do recipiente onde está contido.
Modelo do estado gasoso (teoria cinética dos gases) - Um gás é constituído por moléculas isoladas, separadas umas das outras por grandes espaços vazios em relação ao seu tamanho e em contínuo movimento de translação, rotação e vibração.
Pressão e temperatuda de um gás Pressão de um gás: Resulta das colisões das moléculas contra as paredes do recipiente onde está contido.
Temperatura de um gás: É uma medida da agitação molecular ou da agitação térmica.
Gás ideal
Gás ideal ou gás perfeito - É um modelo teórico. É um gás que obedece às equações p.V/T = k e p.V = n.R.T, com exatidão matemática.
Na prática, temos gases reais. Um gás real tende para o gás ideal quando a pressão tende a zero e a temperatura se eleva.
CNTP
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP) p = 1,00 atm e T = 273K
Lei de Boyle e lei de Charles e Gay-Lussac
Lei de Boyle - A temperatura constante, o volume ocupado por uma quantidade fixa de um gás é inversamente proporcional à sua pressão. P.V = k = constante
Lei de Charles e Gay-Lussac - A volume constante, a pressão de uma massa fixa de um gás varia linearmente com a temperatura do gás em graus Celsius.
A pressão constante, o volume de uma massa fixa de um gás varia linearmente com a temperatura do gás em graus Celsius.
Com a introdução da escala absoluta, as leis de Charles e Gay-Lussac foram assim enunciadas:
A volume constante, a pressão de uma massa fixa de gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás. A pressão constante, o volume de uma massa fixa de gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás.
Transformações isotérmica, isobárica e isocórica
Transformação Pressão Volume Temperatura ISOBÁRICA CONSTANTE VARIÁVEL VARIÁVEL ISOCÓRICA* VARIÁVEL CONSTANTE VARIÁVEL ISOTÉRMICA VARIÁVEL VARIÁVEL CONSTANTE
*Isométrica ou Isovolumétrica
Equação geral dos gases perfeitos
p.V
——
T = k ou p1.V1
——
T1 = p2.V2
——
T2
(número de mols constante)
ISOBÁRICA (p1 = p2) V1 —— T1 = V2 —— T2
lei de Charles
e Gay-Lussac ISOCÓRICA (V1 = V2) p1 —— T1 = p2 —— T2
lei de Charles e
Gay-Lussac ISOTÉRMICA (T1 = T2) p1.V1 = p2.V2
lei de Boyle
Equação de estado de um gás perfeito
p.V = n.R.T
R = constante do gás perfeito ou ideal R = 0,082 atm.L/mol.K R = 63,2 mmHg.L/mol.K
Volume molar de um gás
Volume molar é o volume de um mol de substância.
O volume molar de um gás é constante para todos os gases a uma mesma pressão e temperatura.
Nas CNTP, o volume molar é igual a 22,7 L/mol.
Fração molar, pressão parcial, pressão total, volume parcial e volume total Fração molar de um gás A numa mistura:
número de mols de A / número de mols da mistura.
Pressão parcial de um gás A numa mistura:
fração molar de A x pressão da mistura.
Pressão parcial de um gás A numa mistura:
é a pressão exercida pelo gás A como se ele estivesse sozinho na mistura.
Pressão (total) de uma mistura gasosa:
é a soma das pressões parciais de cada gás.
Volume parcial de um gás A numa mistura:
é o volume que teria o gás A se estivesse submetido a pressão(total) da mistura, à mesma temperatura.
Volume parcial de um gás A numa mistura:
fração molar de A x volume da mistura.
Fração molar de um gás A numa mistura:
quando expressa em porcentagem, é também a porcentagem em volume do gás A na mistura.
Densidade de um gás
Densidade de um gás nas CNTP:
dCNTP = M —— 22,4 g/L
Densidade de um gás a uma pressão p e temperatura T:
d = p.M
——
R.T
Densidade de um gás A em relação a um gás B:
dA,B = MA
——
MB
Densidade de um gás A em relação ao ar:
dA,ar = MA
——
Mar = MA
——
28,8
Efusão e difusão de gases - Lei de Graham Efusão de gases é a passagem de gases por pequenos orifícios
Difusão de gases é a mistura de gases quando colocados uns na presença de outros
Lei de Graham - As velocidades de efusão e de difusão são inversamente proporcionais as raízes quadradas de suas massas moleculares (ou de suas densidades).