BIK0102: ESTRUTURA DA MATÉRIA. Crédito: Sprace GASES. Professor Hugo B. Suffredini Site:
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1 BIK0102: ESTRUTURA DA MATÉRIA Crédito: Sprace GASES Professor Hugo B. Suffredini Site:
2 Pressão Atmosférica A pressão é a força atuando em um objeto por unidade de área: P = F A A gravidade exerce uma força sobre a atmosfera terrestre. Uma coluna de ar de 1 m 2 de seção transversal exerce uma força de 10 5 N. A pressão de uma coluna de ar de 1 m 2 é de 100 kpa. 2
3 Medição da pressão atmosférica - barômetro Unidades SI: 1 N = 1 kg m/s 2 1 Pa = 1 N/m 2 A pressão atmosférica é medida com um barômetro (com base na altura de uma coluna de mercúrio). A pressão atmosférica padrão é a pressão necessária para suportar 760 mm de Hg em uma coluna.. h = 760 mm Unidades alternativas: 1 atm = 760 mmhg = 760 torr = 1, Pa 3
4 Medição da pressão atmosférica - manômetro As pressões de gases em recipientes fechados são medidas por dispositivos chamados manômetros. Um manômetro simples pode ser feito com um tubo em forma de U contendo Hg 4
5 Lei de Boyle para os Gases (Pressão e volume) O volume de uma quantidade fixa de gás é inversamente proporcional à sua pressão. 5
6 Lei de Boyle para os Gases (Pressão e volume) 6
7 Lei de Charles para os Gases (Volume e Temperatura) (Temperatura - Volume) Sabemos que balões de ar quente expandem quando são aquecidos. Lei de Charles e Gay-Lussac: o volume de uma quantidade fixa de gás à pressão constante aumenta com o aumento da temperatura. Matematicamente: 7
8 Lei dos Gases (Lei de Charles e Gay-Lussac) Um gráfico de V versus T é uma linha reta. (Temperatura - Volume) Quando T é medida em C, a reta intercepta o eixo da temperatura em -273,15C. Definimos o zero absoluto: 0 K = -273,15C. T (K) = T ( o C) + 273,15 8
9 Lei de Avogadro A hipótese de Avogadro: volumes iguais de gases à mesma temperatura e pressão contêm o mesmo número de moléculas. A lei de Avogadro: o volume de gás a uma dada temperatura e pressão é diretamente proporcional à quantidade de matéria do gás. 9
10 Lei de Avogadro A hipótese de Avogadro teve origem na lei das combinações volumétricas: a P e T constantes, os volumes de gases que se combinam quimicamente guardam entre si proporções simples. 2m³ de gás hidrogênio + 1m³ de gás oxigênio 1m³ de gás nitrogênio + 3 m³ de gás hidrogênio 1m³ de gás hidrogênio + 1m³ de gás cloro = 2m³ de vapor de água = 2m³ de vapor de amônia = 2m³ de cloreto de hidrogênio
11 Lei de Avogadro Quantidade de Matéria e Volume Volume molar = volume ocupado por 1 mol de gás = 22,4 L 11
12 Volumes Molares de Diversos Gases Sob as mesmas condições de temperatura e pressão: 12
13 Lei dos Gases (Equação dos gases ideais) Lei de Boyle: Lei de Charles: Lei de Avogadro: Podemos combiná-las em uma lei geral dos gases: A constante de proporcionalidade pode ser chamada de R (constante dos gases), então temos a equação dos gases ideais: ou 13
14 Lei dos Gases (Equação dos gases ideais) Valores numéricos da constante universal dos gases, R, em várias unidades Valores numéricos Unidades 0,08206 L.atm.mol -1 K -1 8,314 J.mol -1.K -1 * 1,987 cal.mol -1.K -1 8,314 m 3.Pa.mol -1.K -1 62,36 L.torr.mol -1.K -1 * Unidade SI.
15 Lei dos Gases (Equação dos gases ideais) Definimos CNTP (condições normais de temperatura e pressão) : T = 0C ou 273,15 K P = 1 atm. O volume de 1 mol de gás na CNTP é: 15
16 Misturas de gases As moléculas de gás estão muito separadas e podemos supor que elas comportam-se independentemente. Lei de Dalton: em uma mistura gasosa, a pressão total é dada pela soma das pressões parciais de cada componente: P total = P1 + P2 + P3 + A pressão parcial de cada componente da mistura é a pressão que ele exerceria se estivesse sozinho no recipiente. Assumindo comportamento ideal, cada gás obedece individualmente à equação dos gases: P = n RT V i i 16
17 Misturas de gases P total = P1 + P2 + P3 + P i = n i RT V 17
18 Gases reais: desvios do comportamento ideal Da equação do gás ideal, temos PV RT = n Para 1 mol de gás, PV/RT = 1 a todas as temperaturas. A partir das suposições na teoria cinética, podemos imaginar em que situações um gás NÃO se comportará como gás ideal: as moléculas de um gás têm volume finito; as moléculas de um gás se atraem. 18
19 Gases reais: desvios do comportamento ideal P: V Quando diminui a distância intermolecular, há duas consequências: o volume individual das moléculas passa a ser mais evidente; as interações intermoleculares tornam-se mais relevantes. 19
20 Gases reais e a equação de van der Waals Adicionamos dois termos à equação do gás ideal: um para corrigir o volume das moléculas e o outro para corrigir as atrações intermoleculares. Os termos de correção geram a equação de van der Waals: P = nrt V nb n2 a V 2 correção para o volume das moléculas correção para a atração molecular onde a e b são constantes empíricas tabeladas. 20
21 Equação de van der Waals P = nrt V nb n2 a V 2 ou P+ n V 2 a 2 ( V nb) = nrt 21
22 Parâmetros tabelados da equação de van der Waals
23 Para casa: 23
BIK0102: ESTRUTURA DA MATÉRIA. Crédito: Sprace GASES. Professor Hugo B. Suffredini Site:
BIK0102: ESTRUTURA DA MATÉRIA Crédito: Sprace GASES Professor Hugo B. Suffredini hugo.suffredini@ufabc.edu.br Site: www.suffredini.com.br Pressão Atmosférica A pressão é a força atuando em um objeto por
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