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Gases ideais

1) Conceito de gu00e1s ideal<br>2) Variu00e1veis de estado<br>3) transformau00e7u00f5es gasosas<br>4) Lei geral dos gases<br>5) Equau00e7u00e3o de Clapeyron

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Gases ideais

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Presentation Transcript

  1. Teoria Cinética dos Gases – Gases Ideais Leandro Fernandes Batistas

  2. Gás perfeito ou ideal • Modelo desenvolvido por Boltzmann e Maxwell no século XIX. Hipótese • Todo gás ideal é constituído por partículas esféricas (moléculas) que se movimentam em alta velocidade, em linha reta e de modo desordenado. • Os choques entre moléculas são perfeitamente elásticos, ou seja, não há perdas de energia e são o único modo de interação entre as moléculas. • São desprezadas as forças de interação (atração ou repulsão) entre moléculas, sejas essas forças de natureza elétrica, magnética ou outra. Observação • Os gasesreais, em que há ocorrência de colisõesinelásticas entre partículas, aproximam-se muito do comportamento dos gases ideais em regimes de baixas pressões e altas temperaturas. • Por coincidência, nas condições normais de pressão e temperatura da Terra (25 °C e 1 atm), a maior parte dos gases comporta-se como gases ideais, e isso facilita o cálculo de previsões acerca do comportamento termodinâmico deles. Boltzmann

  3. Variáveis de estado • Quando estudamos um gás, temos que estudar suas três grandezas fundamentais: pressão, volume e temperatura. Essas grandezas são chamadas de variáveis de estado dos gases porque elas influenciam grandemente suas propriedades e comportamento Pressão • A pressão é definida como a força exercida na direção perpendicular sobre uma dada superfície em relação à área dela. No caso dos gases, a pressão exercida é provocada pelos choques de suas partículas contra as paredes do recipiente.

  4. Volume • O volume é dado pela multiplicação do comprimento pela altura e pela largura de um corpo, conforme mostrado no caso do cubo abaixo: • No caso dos gases, eles tendem a ocupar o volume do recipiente que os contém, em virtude da sua grande capacidade de expansão.

  5. Temperatura • A temperatura dos gases mede a agitação de suas moléculas. Quanto maior a velocidade delas, maior a temperatura. O aparelho usado para medir a temperatura é o termômetro, geralmente o de mercúrio, que possui uma graduação com escalas termométricas no tubo de vidro na parte exterior e, por dentro, o mercúrio líquido. Quando a temperatura aumenta, esse líquido se dilata e indica a medida da temperatura

  6. Transformações gasosas • As transformações gasosas são aquelas em que se considera uma determinada massa fixa de um gás ideal em um sistema fechado para observar como as variáveis de estado dos gases (pressão, volume e temperatura) inter-relacionam-se. • Esse processo é feito por manter constante uma dessas variáveis, enquanto se observa como ocorre a variação das outras duas. • Existem três tipos de transformações gasosas, que ocorrem quando (1) a temperatura permanece constante, (2) quando a pressão permanece constante e (3) quando o volume permanece constante.

  7. Isotérmica (Lei de Boyle-Mariotte) • É uma transformação gasosa que ocorre com a temperatura constante, enquanto as outras variáveis (pressão e volume) variam. • Os cientistas que estudaram a transformação isotérmica foram Robert Boyle e EdmeMariotte, por isso as observações desses estudiosos foram enunciadas em uma lei chamada de lei de Boyle-Mariotte, que diz o seguinte: “Com a temperatura sendo mantida constante, a massa de determinado gás ocupa um volume inversamente proporcional à sua pressão.” ESTADO 2 ESTADO 1

  8. Isotérmica (Lei de Boyle-Mariotte) OBSERVAÇÃO

  9. Página 308 Solução • Trata-se de uma transformação isotérmica, logo a temperatura é constante. • Dados: = 4L, = 2atm, = 0,5atm e = ?

  10. TransformaçãoIsotérmica - Experimento https://www.youtube.com/watch?v=ghWhIVgySKo

  11. Isocórica (Lei de Gay-Lussac) • refere-se a uma transformação gasosa que ocorre com o volume constante, enquanto as outras variáveis (temperatura e pressão) variam. • A segunda lei de Charles e Gay-Lussac diz o seguinte: “Com o volume sendo mantido constante, a pressão exercida pela massa de determinado gás é diretamente proporcional à sua temperatura termodinâmica.” ESTADO 2 ESTADO 1

  12. Página 308 Solução A) Trata-se de uma transformação isocórica, visto que pressão e temperatura variam de modo linear (logo volume é constante). B) Para encontrar x e y precisamos usar a equação duas vezes e relacionar com o ponto A.

  13. TransformaçãoIsocórica - Experimento https://www.youtube.com/watch?v=qYVVr8_MIVM

  14. Isobárica (Lei de Charles) • Essa é uma transformação gasosa que ocorre com a pressão constante, enquanto as outras variáveis (temperatura e volume) variam. • Os cientistas que estudaram a transformação isobárica foram Joseph Louis Gay-Lussac e Jacques Alexandre César Charles. Por isso, as observações deles foram enunciadas em uma lei chamada de primeira lei de Charles e Gay-Lussac, que diz o seguinte: “Com a pressão sendo mantida constante, a massa de determinado gás ocupa um volume diretamente proporcional à sua temperatura termodinâmica.” ESTADO 1 ESTADO 2 ESTADO 2 ESTADO 1

  15. Página 308 Solução • Trata-se de uma transformação isobárica, visto que a pressão é constante. • Dados: =200cm³, =300cm³, =250K volume(cm³) (2) =300cm³ (1) =200cm³ Temperatura(K) =250K

  16. TransformaçãoIsobárica - Experimento https://www.youtube.com/watch?v=Iw_rFjeNOyQ

  17. Número de moles (n) • Para especificar a quantidade do gás, é comum usar o número de moles. • Um mol de um gás contém moléculas desse gás. • Essa número é o Número de Avogadro. • A massa de 1 mol de um gás é chamada de massa molar M

  18. Lei de Avogadro • O volume de um gás é proporcional ao número de moléculas desse gás, independente de sua natureza. A pressão e temperatura constantes, volumes iguais de gases ideais contêm o mesmo número de partículas (átomos ou moléculas).

  19. Página 310 A11. Sabemos que 1 mol de nitrogênio tem 28g. Para achar o número de mols em 168g faremos: Solução A10. Sabemos que 1 mol equivale a . Para realizar a questão faremos:

  20. Lei Geral dos Gases Perfeitos • Procura relacionar em uma transformação de massa gasosa, as variáveis: temperatura, pressão e volume. • É representada pela equação matemática:

  21. Página 305 Solução • Trata-se de uma transformação geral • Dados: =20L, =10L, =200K , =250K, • 2,0 Atm e ?

  22. Equação de Clapeyron • A equação de Clapeyron é derivada das leis dos gases ideais e também da teoria cinética dos gases. De acordo com a equação de Clapeyron, pressão, volume, temperaturae número de mols relacionam-se de acordo com a seguinte expressão: Sistema Internacional

  23. Página 310 Solução • V12) Dados: T = 27°C = 300K, P 2,0 Atm e R=0,082atm.L/mol.K • V13) Dados: T =127°C = 400K, V = 0,2 m³, n = 5 mols e R = 8,3 J/mol.K • Como ele quer o volume molar, logo o que foi pedido foi: • Da equação de Clapeyron: N/m²

  24. Até a próxima aula

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