Estudo dos gases

Gases são fluidos no estado gasoso. A característica que os difere dos fluidos líquidos é que, quando colocados em um recipiente, estes têm a capacidade de ocupá-lo totalmente. A maior parte dos elementos químicos não-metálicos conhecidos são encontrados no seu estado gasoso, em temperatura ambiente.

Gás perfeito ou ideal

É considerado um gás perfeito quando são presentes as seguintes características:

• o movimento das moléculas é regido pelos princípios da mecânica Newtoniana;
• os choques entre as moléculas são perfeitamente elásticos, ou seja, a quantidade de movimento é conservada;
• não há atração e nem repulsão entre as moléculas;
• o volume de cada molécula é desprezível quando comparado com o volume total do gás.

        O estado de qualquer gás é caracterizado pelos valores de três grandezas que são o volume (V), a pressão (P) e a temperatura (T).

Equação de Clapeyron

Esta equação é chamada Equação de Clapeyron, em homenagem ao físico francês Paul Emile Clapeyron que foi quem a estabeleceu.

Onde n é o número de mols e R é a constante universal dos gases perfeitos. Essa constante pode assumir os seguintes valores:

R = 0,082 atm.L/mol.K = 8,31 J/mol.K

      

              A expressão acima só é válida se considerarmos a temperatura absoluta, isto é, na escala kelvin.

Equação geral dos gases perfeitos

Quando o gás sofre uma transformação em que todas as variáveis de estado sofrem mudança temos:

São muito comuns as transformações em que ocorrem duas das variáveis de estado, mantendo-se uma constante. Pode-se ter, então: isotérmica, ou isobárica ou isovolumétrica.

Transformações gasosas

a) Isotérmica (Lei de Boyle-Mariotte)

A temperatura permanece constante. Nessa transformação quando a temperatura é constante, a pressão (P) exercida por certa massa gasosa é inversamente proporcional ao volume (V) por ela ocupado, ou P.V = constante.

b) Isobárica (Lei de Gay-Lussac)

Ocorre à pressão constante (iso = igual; barros = pressão). Foi observado que para uma certa massa de gás perfeito, mantida a pressão constante, o volume é diretamente proporcional à temperatura absoluta.

c) Isovolumétrica (Lei de Charles)

Nessa transformação o volume é mantido constante (iso = igual; coros = volume). Ela também é conhecida como transformação isocórica ou isométrica. Ficou comprovado que numa transformação isocórica, a pressão (P) é diretamente proporcional à temperatura absoluta (T),

Como a temperatura de um gás perfeito diminui à medida que a pressão também diminui, então deveria existir uma temperatura muito baixa na qual a pressão seria nula, obtida pelo prolongamento dos gráficos acima onde as retas representativas de cada gás convergem para um único ponto: - 273,15 °C = 0 K, no qual a pressão exercida pelos gases torna-se nula.

Por Thiago Miranda
Me. Prof. de Física