ATMOSFERA. Volume molar; constante de Avogadro

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1 ATMOSFERA Volume molar; constante de Avogadro

2 Dulce Campos 2 O ar é uma solução gasosa Enquanto solução gasosa tem comportamentos semelhantes aos das substâncias gasosas

3 Dulce Campos 3 Características do estado gasoso Para podermos entender os fenómenos da atmosfera, vamos recordar algumas características do estado Gasoso. As partículas de um gás estão praticamente livres movimentando-se caoticamente e ocupando todo o espaço disponível. Neste estado, a matéria não tem forma própria e é muito compressível; não tem volume constante.

4 Dulce Campos 4 Como interpretar as propriedades do estado Gasoso os gases são formados por unidades estruturais muito pequenas relativamente ao volume total que ocupam pelo que num gás há muito espaço vazio; quando se comprime um gás, as suas unidades estruturais aproximam-se, diminuindo assim o volume por ele ocupado; a pressão que um gás exerce sobre a superfície do recipiente que o contém ou sobre os corpos nele mergulhados, resulta dos choques das moléculas do gás contra essas superfícies

5 Dulce Campos 5 Pressão de um gás Como tal, a pressão de um gás resulta do número de moléculas, do volume e da temperatura A unidade SI de pressão é o pascal (Pa) Outras unidades a atmosfera, símbolo atm; o torricelli (torr); o milímetro de mercúrio (mmhg) convencionou-se que as condições normais de pressão e de temperatura de um gás (PTN) são p = 1 atm e T = 273 K.

6 Dulce Campos 6 Relação entre a Pressão de um gás e nº partículas a T e V constantes Quanto maior for o número de moléculas, maior será o número de choques e, portanto, a pressão será mais elevada. Para um mesmo volume, a temperatura constante, a pressão é directamente proporcional ao número de moléculas. A pressão é directamente proporcional ao número de moléculas.

7 Dulce Campos 7 Relação entre a Pressão de uma dada quantidade de gás e o Volume a T constante Lei de Boyle-Mariotte Quanto menor for o volume disponível, maior será o número de colisões por cada unidade de superfície e, portanto, mais elevada será a pressão Para uma mesma quantidade de gás, a uma dada temperatura, a pressão é inversamente proporcional ao volume A pressão é inversamente proporcional ao volume.

8 Dulce Campos 8 Relação entre a Pressão de uma dada quantidade de gás e a Temperatura, a V constante Lei de Gay-Lussac Quanto mais elevada for a temperatura, maior será a velocidade das moléculas e, portanto, maior será o número de choques e o seu grau de intensidade, ou seja, mais elevada será a pressão. Para uma mesma quantidade de gás, num dado volume, a pressão é directamente proporcional à temperatura absoluta, K A pressão é directamente proporcional à Temperatura.

9 Dulce Campos 9 Relação entre o volume de uma dada quantidade de gás e a Temperatura, a P constante Lei de Charles Aquecendo uma dada quantidade de gás, para que a pressão se mantenha constante, o êmbolo deverá subir e o volume aumentará. Para uma mesma quantidade de gás, a pressão constante, o volume é directamente proporcional à temperatura O volume é directamente proporcional à Temperatura.

10 Dulce Campos 10 Relação entre o volume e o nº de particulas, a P e T constante Consideremos uma certa quantidade de um gás encerrado num recipiente a uma dada temperatura e pressão Se aumentarmos a quantidade de gás nesse recipiente, sem alterarmos a temperatura, certamente aumentarão as colisões, uma vez que passa a haver menos espaço disponível por partícula. Para garantirmos que a pressão se mantém constante, o volume do recipiente deverá aumentar. Nas mesmas condições de pressão e temperatura, o volume ocupado por um gás é directamente proporcional à sua quantidade química (número de moles). Lei de Avogadro O volume é directamente proporcional ao número de partículas.

11 Dulce Campos 11 Lei de Avogadro Volumes iguais de gases diferentes, medidos à mesma pressão e à mesma temperatura, contém o mesmo número de moléculas

12 Dulce Campos 12 Lei de Avogadro

13 Dulce Campos 13 Volume Molar O volume ocupado por uma mole de uma dada substância depende naturalmente do estado físico em que esta se encontra. Para definirmos o volume de uma mole de uma substância no estado gasoso - volume molar (V m ) - devemos especificar as condições de pressão e de temperatura em que esta se encontra 1mol de água (18 g)no estado líquido ocupa o volume de 18 cm 3 ; a mesma quantidade de água no estado gasoso ocupa o volume de cm 3 nas condições PTN. Nas mesmas condições de pressão e de temperatura, todos os gases têm o mesmo volume molar. O volume molar de qualquer substância no estado gasoso, nas condições PTN, é de 22,4 dm 3.

14 Dulce Campos 14 O volume de uma mole de um gás (PTN) é 22,4 dm3 (28,2 cm x 28,2 cm x 28,2 cm). Uma caixa cúbìca com este volume é sufìcientemente grande para conter uma bola de basquetebol, sobrando aìnda espaço

15 Dulce Campos 15 Relação entre P, V, T e n Lei Boyle PV = constante Lei Charles V/T = constante V α n.t.1/p Lei Avogadro V/n = constante V P = K n T

16 Dulce Campos 16 Relação entre P, V, T e n Equação de estado dos Gases Ideais V P = K n T PV = n R T (1) A PTN 1 mole ocupa um volume de 22.4 dm 3 SI CGS P (Pa) 10 5 P (atm) 1 V (m 3 ) 22.4x10-3 V (dm 3 ) 22.4 T (K) T (K) n (mol) 1 n (mol) 1 K = R = K = R = Pa. m 3.mol -1.K -1 atm. dm 3.mol -1.K -1

17 Dulce Campos 17 Densidade de um gás Densidade (ρ), ou massa volúmica, de uma substância definese como a massa dessa substância existente numa unidade de volume da mesma A expressão que define a grandeza densidade é: A unidade SI de densidade é kg m -3. Para as substâncias no estado gasoso é sempre necessário especificar as condições de pressão e temperatura em que a substância se encontra

18 Dulce Campos 18 Densidade de um gás

19 Dulce Campos 19 Relação entre a densidade de um gás e a sua massa molar (PTN) A densidade de uma amostra gasosa é = (2) O seu volume em função da densidade é V = (3) Para uma dada amostra de um gás com massa molar M: se a temperatura se mantiver constante, a densidade do gás aumenta com o aumento de pressão; o se a pressão se mantiver constante, a densidade do gás diminui com o aumento da temperatura. Se a amostra contiver n moles de uma substância massa molar M n = (4) Substituindo (3) e (4) na equação dos gases ideais P = RT ou PM = RT =

20 Dulce Campos 20 Como varia a densidade da atmosfera com a altitude? À medida que aumenta a altitude, os gases na atmosfera tornam-se cada vez mais rarefeitos o número de partículas por unidade de volume diminui a massa por cada metro cúbico de ar também diminui À medida que aumenta a altitude, a densidade da atmosfera diminui.