Estudo dos gases. Profa. Kátia Aquino

Transcrição

1 Estudo dos gases Profa. Kátia Aquino

2 Vapor ou Gás? O CO2 um gás Vapor de água Industrias em Yokohama-Japão: O homem injeta somente 3% de todo CO2. (foto:paul Davdson) O calor liberado na condensação do vapor de água dá ao furacão a sua potência. (Fonte: ) (Fonte: Remover frame )

3 As transformações gasosas e a história Os principais cientistas que estudaram as transformações gasosas relacionadas às variáveis dos gases como volume, pressão e temperatura foram Charles, Boyle e Gay-Lussac (da esquerda para a direita, na figura acima)

4 Transformação isotérmica T=cte (Fonte: )

5 Transformação isobárica P=cte (Fonte: ) (Fonte: )

6 Transformação isométrica (ou isovolumétrica ou isocórica) V=cte (Fonte: ) (Fonte: )

7 Equação Geral dos Gases

8 Gás Real e Gás Ideal Gás ideal segue a teoria cinética dos gases: 1) um gás está em constante movimento desordenado e ininterrupto; 2) As moléculas do gás em questão estão bastante distanciadas, o que existe um imenso vazio entre elas; 3) Um gás dentro de um recipiente descreve um movimento retilíneo uniforme. Os choques entre as moléculas do gás e a parede do recipiente e entre as próprias moléculas (colisões) são completamente elásticos, isto é, não há perda de energia cinética durante estes choques ou colisões. 4) Não há interação ou atração entre as moléculas dos gases. Choque elástico Um gás real tende a ideal quando a pressão diminui e a temperatura aumenta. (Fonte: labfisica-cefetmg.zip.net/images/11.png )

9 Equação de Clapeyron Benoit Paul Emile Clapeyron ( ) (fonte: ) PV=nRT onde: R=constate dos gases 0,082 atm.l/mol.k ou 62,3 mmhg.l/mol.k Constante Universal dos Gases: 8,31 J/mol.K

10 Volume molar Condições normais de temperatura e pressão (CNTP) T=0 C ou 273K P=1 atm ou 760 mmhg Nas CNTP 1 mol de qualquer gás ocupa o volume de aproximados 22,4 L

11 Pressão parcial de um gás Lei de Dalton Ptotal= soma das pressões parciais (Fonte: Sendo: na-número de mol XA= fração molar PA=pressão parcial P=Pressão total

12 Densidade de um gás d = P MM R T MMar=29 g/mol T( C) d em kg/m³ P= 1atm (Fonte:

13 Efusão e Difusão gasosa Difusão é a propriedade que todos os gases têm de se misturar espontaneamente com outros gases resultando em misturas ou soluções homogêneas. Efusão é a propriedade que os gases têm de passar através de pequenos orifícios.

14 Efusão Efusão no corpo humano He N2 Alvéolos: o oxigênio passa do ar para o sangue e o gás carbônico do sangue para o ar. (Fonte: ) (Fonte: )

15 Lei da efusão ou difusão de Graham Relação entre as velocidades entre dois gases

16 Por que há efusão no......co2 da bola de festa...ar do pneu? (vendas.goodyear.com.br/upload/pneueaglenct5gr.jpg ) MMar = 29 g/mol (images.quebarato.com.br/.../big/3/e/580c3e_1.jpg ) MMCO2 = 44 g/mol

17 Uma curiosidade envolvendo Por que as pipocas estouram? vapor A "explosão" de um grão de pipoca quando aquecido é o resultado da combinação de 3 características: 1. O interior do grão (endosperma) contém, além do amido, cerca de 14% de água. 2. O endosperma é um excelente condutor de calor. 3. O exterior do grão (pericarpo) apresenta grande resistência mecânica e raramente possui falhas (rachaduras). Quando aquecido intensamente, a água no endosperma sofre vaporização, criando uma grande pressão dentro do grão. O pericarpo atua como uma panela de pressão, evitando a saída do vapor de água até que uma certa pressão limite seja atingida. Neste ponto, ocorrem duas coisas: o grão explode, com som característico (pop!) e o amido do endosperma incha abruptamente, criando aquela textura macia. Hummm... bateu uma vontade de comer pipoca!!! (Fonte: Revista QMC Web

18 Vamos aplicar o conhecimento

19 (OBQ) Durante a II Guerra Mundial desenvolveu-se uma técnica de enriquecimento de urânio, baseada na Lei de Graham. Para separar 235 U do isótopo mais abundante, 238 U, todo o urânio era transformado em um fluoreto (UF x ), cujo ponto de ebulição é 56 C e, a partir das diferenças de velocidades na efusão dos dois fluoretos ( 235 UF x e 238 UF x ), ocorria a separação. Sabendo que a velocidade de efusão do 238 UF x é de 17,7 mg/h e, nas mesmas condições, a velocidade de efusão do I 2 é de 15 mg/h, determine o valor de "x" no 238 UF x

20 Resposta Existe uma inconsistência no enunciado da questão. Sabe-se que moléculas mais leves possuem maior velocidade de efusão do que moléculas mais pesadas. No caso o I 2 é mais leve do que o 238 UF x basta observar as massas molares abaixo. Logo houve uma troca nos valores das velocidades associadas a cada molécula. Considerando então que : Massa molar do I=127 g/mol Massa molar do F= 19 g/mol Logo: I 2 = 254 g/mol 238 UF x = ( x) g/mol Pela lei de Graham temos: Temos então: 238 UF 6 V1 (I 2 )=17,7 mg/h mais leve V2 ( 238 UF x )=15 mg/h mais pesado ou hexafluoreto de urânio

21 Bons estudos!