Comportamento Físico dos Gases 3ª Parte

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1 RECIFE Colégio Salesiano Sagrado Coração ] Aluna(o): Nº: Turma: 3º ano Recife, de de 03 Disciplina: Química Professor: Eber Barbosa Comportamento Físico dos Gases 3ª Parte 0 Energia Cinética Média dos Gases Vamos considerar que todo gás é formado por partículas minúsculas (átomos, moléculas, íons) em movimento livre, desordenado e com alta velocidade. Estando em movimento, as partículas possuem uma certa energia cinética que depende da massa e da velocidade da partícula. Ec ½ mv Para uma determinada quantidade de mols de gás, muito embora suas partículas tenham a mesma massa em uma dada temperatura, ainda assim cada uma das moléculas poderá ter velocidades diferentes e, portanto, energias cinéticas diferentes num dado instante. Porém ao se considerar velocidade média e energia cinética média das partículas, todas as moléculas (partículas do gás) apresentarão a mesma velocidade média e mesma energia cinética média em uma mesma temperatura. A teoria cinética diz que a energia cinética média das partículas contidas em uma determinada quantidade de mols de gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta (que em linguagem moderna deve ser chamada de temperatura termodinâmica). Ec média K. T Expressão válida para uma quantidade constante de mols de gás, independente do gás. Segundo essa expressão, em uma mesma temperatura as moléculas de determinado gás não terão a mesma energia, as moléculas terão a mesma energia cinética média. Energia Cinética Para Gases Diferentes Tomando por base a lei: Ec 3/. n. R. T Percebemos que a energia cinética média das moléculas contidas em determinada massa gasosa não depende da natureza do gás. A energia cinética média depende da quantidade de mols de gás (não importa qual é o gás). Dessa forma podemos concluir que... Para gases diferentes à mesma temperatura... gás com maior quantidade de mols maior energia cinética média. gás com menor quantidade de mols menor energia cinética média. Mesmo sem saber qual o gás com maior ou menor massa. Para gases diferentes com mesma quantidade de mols... gás com maior temperatura maior energia cinética média. gás com menor temperatura menor energia cinética média. Comportamento Físico dos Gases 3ª Parte 99

2 0 Propagação das Massas Gasosas efusão. O estuda da propagação da matéria gasosa concentra-se na análise de dois fenômenos: a difusão e a.a Difusão Gasosa Difusão gasosa é a disseminação de um gás pelo interior de outro gás. Vimos no estudo da teoria cinética dos gases que as partículas gasosas estão em movimento contínuo e muito rápido. Esse movimento faz com que dois ou mais gases se misturem rapidamente, dando sempre origem a uma mistura homogênea. Um caso clássico de difusão em nosso cotidiano ocorre quando sentimos o cheiro de um perfume. Nesse caso quando espalhamos o perfume em nosso braço algumas moléculas se soltam de nossa pele umedecida pelo perfume e se propagam (difundem-se) pelo ar ou então ao abrirmos um frasco de determinada essência algumas de suas moléculas escapam do frasco e se espalham difundindo-se pelo ar..b Efusão Gasosa A efusão gasosa é passagem de um gás através de pequenos orifícios. Ec mv Em 89, o cientista Thomas Graham, estudando o vazamento dos gases através de pequenos orifícios (ou de paredes porosas) fenômeno denominado efusão de gases, que é um caso particular da difusão gasosa, enunciou: Em condições idênticas, as velocidades de difusão e efusão de dois gases são inversamente proporcionais às raízes quadradas de suas densidades absolutas (ou massas molares). Por condições idênticas entenda-se mesma temperatura, mesma pressão, mesma secção transversal do orifício pelo qual os gases se propagam, dentre outras variáveis que, não sendo mencionadas no texto em discussão, são consideradas também idênticas para os gases em análise. Matematicamente falando temos a Lei de Graham: V M V d ou V M V d Tradução da fórmula: Quanto mais pesado for o gás, menor será sua velocidade de difusão e efusão. Dedução da Lei de Graham Considere mesma quantidade de mols de dois gases distintos submetidos às mesmas condições de temperatura e pressão, atravessando tubulações idênticas... Ec gás Ec gás M. v M. v V V Gas Gas M M Ec gás 3/. n gás. R. T gás Ec gás 3/. n gás. R. T gás V M V M Sendo n, R e T iguais para os dois gases, concluímos que também são as mesmas suas energias cinéticas... Ec m.v será a massa molar (M) 300 Comportamento Físico dos Gases 3ª Parte

3 Testes de Vestibulares 0 (UPE Tradicional/0) Dois chumaços de algodão, I e II, embebidos com soluções de ácido clorídrico, HCl, e amônia, NH 3, respectivamente, são colocados nas extremidades de um tubo de vidro mantido fixo na horizontal por um suporte, conforme representação abaixo. Após um certo tempo, um anel branco, III, forma-se próximo ao chumaço de algodão I. Dados: massas molares, H g/mol; Cl 35,5 g/mol; N 4 g/mol. Baseando-se nessas informações e no esquema experimental, analise as seguintes afirmações: I. O anel branco forma-se mais próximo do HCl, porque este é um ácido forte, e NH 3 é uma base fraca. II. O anel branco formado é o NH 4 Cl sólido, resultado da reação química entre HCl e NH 3 gasosos. III. O HCl é um gás mais leve que NH 3, logo se movimenta mais lentamente, por isso o anel branco está mais próximo do ácido clorídrico. Está CORRETO o que se afirma em a) II. b) III. c) I e II. d) I e III. e) II e III. 0 (UFPE a fase/97) É comum se ouvir a seguinte afirmativa: enfiando-se o cabo de uma colher e equilibrando-se a mesma na boca de uma garrafa de refrigerante, o gás não escapa. Com relação a esta afirmativa, qual das alternativas abaixo é correta? a) O gás não escapa porque a colher obstrui parcialmente o gargalo da garrafa. b) As moléculas do gás são atraídas e retiradas pelo metal da colher e depois retornam ao líquido. c) A pressão de vapor do líquido diminui com a presença do metal e o gás não escapa. d) A pressão do ar entre a superfície do líquido e a boca da garrafa aumenta e o gás não escapa. e) A afirmativa não é verdadeira, pois não há razão para o gás não escapar. 03 (UPE Quí. I/0) Em relação à teoria cinética molecular dos gases, é CORRETO afirmar que a) a energia cinética média de um conjunto de moléculas de um gás depende, apenas e exclusivamente, das massas das moléculas desse gás. b) quando quadruplicamos a temperatura absoluta de um conjunto de moléculas de um gás, suas moléculas terão velocidade média quadruplicada. c) quanto maiores as interações entre as moléculas de um gás, mais rigorosamente ele se comportará como um gás ideal. d) numa mesma temperatura, independentemente das massas molares de cada gás, as moléculas têm energias cinéticas médias iguais. e) as colisões entre moléculas de um gás perfeito com as paredes do recipiente que as contém são inelásticas para qualquer tipo de gás ideal. Comportamento Físico dos Gases 3ª Parte 30

4 04 (UNICAP Qui. II/97) Para marcar o cartão, multiplique por dois a resposta encontrada. Dois gases X e Y são introduzidos, simultaneamente, num tubo de vidro de comprimento igual a 0 cm. A 80 cm do ponto A, eles se encontram. Sabendo-se que Y é o gás SO, determine a massa molecular de X. (Dados: O 6 u; S 3 u) X Y A 0 cm B 05 (Unicap Quí. II/00) Hélio gasoso e dióxido de enxofre gasoso são introduzidos num tubo de 50 cm, num mesmo instante, como mostra a figura abaixo. A que distância, em centímetros, do ponto A eles irão se encontrar? (Massas molares em g/mol: He 4; O 6 e S 3) He SO A 50 cm B 06 (UPE Quí. I/004) A velocidade de efusão de um gás X é duas vezes maior que a do anidrido sulfuroso nas mesmas condições de temperatura e pressão. Em relação ao gás X, é correto afirmar que... (S 3u; O 6u; He 4u; N 6,0x0 3 ) a) Sua massa molar é 3g/mol. b) 64g/6,0 x 0 3 corresponde à massa em gramas de uma molécula do gás. c) As moléculas do gás hélio são duas vezes mais rápidas que as moléculas do gás X, à mesma temperatura e pressão. d) O gás X é 8 vezes mais denso que o gás hélio. e),505 x 0 3 moléculas de gás X têm massa igual a 3,0 x 0 3 moléculas de He. 07 (UFPE a fase/95) Dois cilindros de aço de mesmo volume contêm massas iguais de oxigênio (massa molar 3 g/mol) e nitrogênio (massa molar 8 g/mol) gasosos, à mesma temperatura. Assinale a alternativa falsa: a) A pressão no cilindro de nitrogênio é maior. b) A velocidade média das moléculas de oxigênio é menor. c) Existem mais moléculas no cilindro de nitrogênio. d) A energia cinética média das moléculas de oxigênio é menor. e) A densidade nos dois cilindros é a mesma. 08 (UFPE a fase/03) O metano (CH 4, massa molar 6 g mol ) é considerado um gás estufa, pois pode contribuir para aumentar a temperatura da atmosfera, que, por sua vez, é composta praticamente por 75% em massa de dinitrogênio (N, massa molar 8 g mol ) e 5% em massa de dioxigênio (O, massa molar 3 g mol ). Considerando gases ideais na mesma temperatura, analise as proposições a seguir. I II 0 0 A uma mesma pressão, 6 g de CH 4 ocupa o mesmo volume que 8 g de N. Na atmosfera, a pressão parcial de N é três vezes menor que a pressão parcial de O. Num recipiente com volume constante contendo a mesma massa de CH 4 e de O, a pressão parcial de CH 4 é duas vezes maior que a pressão parcial de O. 3 3 A energia cinética média de um mol de N é 7/8 menor que a de um mol de O. 4 4 Um mol de CH 4 tem 5/ vezes mais energia potencial que um mol de N. 09 A velocidade de efusão do hélio (He) através de um orifício é 8 L por minuto. Qual a velocidade de efusão do metano (CH 4 ) através do mesmo orifício e nas mesmas condições de pressão e temperatura? 30 Comportamento Físico dos Gases 3ª Parte

5 0 (Mackenzie SP) A velocidade de difusão do gás hidrogênio é igual a 7 km/min, em determinadas condições de pressão e temperatura (massas atômicas: H ; O 6). Nas mesmas condições, a velocidade de difusão do gás oxigênio em km/h é de: a) 4 km/h b) 08 km/h c) 405 km/h d) 40 km/h e) 960 km/h (UFSE) Dentre os gases abaixo, nas mesmas condições, o que se difunde mais rapidamente é: a) o monóxido de carbono. c) ozônio. e) o hidrogênio. b) a amônia. d) o nitrogênio. (UFBA) Numa sala fechada, foram abertos ao mesmo tempo três frascos que continham, respectivamente, gás amoníaco (NH 3 ), dióxido de enxofre (SO ) e sulfeto de hidrogênio (H S). Uma pessoa que estava na sala, a igual distância dos três frascos, sentiu o efeito desses gases na seguinte ordem: a) H S, NH 3 e SO c) NH 3, H S e SO e) SO, NH 3 e H S b) H S, SO e NH 3 d) NH 3, SO e H S 3 Um gás está a 7 C. A que temperatura a velocidade média de suas moléculas irá duplicar? 4 (Uece) Nas mesmas condições de pressão e temperatura, um gás X atravessa um pequeno orifício a uma velocidade três vezes menor que o hélio. A massa molecular de X é: a) 30 b) 3 c) 36 d) 40 5 (Mackenzie SP) Um recipiente com orifício circular contém os gases y e z. O peso molecular do gás y é 4,0 e o peso molecular do gás z é 36,0. A velocidade de escoamento do gás y será maior em relação à do gás z: a) 3 vezes c) 9 vezes e) vezes b) 8 vezes d) 0 vezes 6 Certo volume de hidrogênio demora 30 min para atravessar uma parede porosa. Qual o tempo empregado pelo mesmo volume de oxigênio na travessia da mesma parede e nas mesmas condições de pressão e temperatura? (Massas atômicas: H ; O 6) 7 (Uece) Dois gases, H e SO, são colocados nas extremidades opostas de um tubo de 94, cm. O tubo é fechado, aquecido até.00 C e os gases se difundem dentro do tubo. A reação que se processa no momento em que os gases se encontram é: O ponto do tubo onde se inicia a reação está a: 3 H (g) + SO (g) H S (g) + H O (g) a) 4, cm do local onde foi colocado o gás H. c) 8,6 cm do local onde foi colocado o gás SO. b) 0 cm do local onde foi colocado o gás SO. d) 80 cm do local onde foi colocado o gás H. Resoluções de Testes Comentários Adicionais Comportamento Físico dos Gases 3ª Parte 303

6 Resoluções de Testes Comentários Adicionais Gabarito do Capítulo: Comportamento Físico do Gases 3ª Parte (7 questões) Gabarito de: Gases Parte II N o Resposta N o Resposta N o Resposta N o Resposta 0 A 06 C E 6 0min ou h 0 E 07 Covest D* C 7 D 03 D 08 VFVFF 3 C L/min 4 00K ou 97K C 5 C *Questão 07 não há resposta. Comunique-se com seu professor: quimicaeber@hotmail.com 304 Comportamento Físico dos Gases 3ª Parte