As moléculas se encontram em movimento desordenado, regido pelos princípios fundamentais da Mecânica newtoniana.

Transcrição

1 Estudo dos gases

2 Gás Ideal As moléculas se encontram em movimento desordenado, regido pelos princípios fundamentais da Mecânica newtoniana. As moléculas não exercem força uma sobre as outras, exceto quando colidem.

3 Gás Ideal As colisões das moléculas entre si e contra as paredes do recipiente que as contém são perfeitamente elásticas e de duração desprezível. As moléculas têm dimensões desprezíveis em comparação aos espaços vazios entre elas. O volume do gás é o volume do espaço entre as moléculas (volume do recipiente).

4 Gás Ideal Sob baixas pressões e elevadas temperaturas, gases reais se comportam, de modo aproximado, como gases ideais.

5 Equação de Clapeyron As variáveis de estado de um gás ideal (p, V, ) estão relacionadas com a quantidade de gás. Paul-Émile Clapeyron ( ) estabeleceu que o quociente PV/ é diretamente proporcional ao número n de mols de um gás ideal: PV PV n nr PV PV nr m M R Constante universal dos gases perfeitos: R = 0,08 atm.l/mol.k R = 8,31 J/mol.K [SI]

6 Equação de Clapeyron CONDIÇÕES NORMAIS DE EMPERAURA E PRESSÃO (CNP) emperatura: 0 C = 73 K Pressão: 1 atm 10 5 N/m Volume molar,4 L/mol

7 Lei geral dos gases perfeitos Consideremos dois estados distintos de um gás ideal: Estado 1: p 0 ; V 0 ; 0 ; n 0 Estado : p; V; ; n R PV n cte. (Eq. de Clapeyron) pv n p V n Para uma mesma massa gasosa (n = cte) pv p V 0 0 0

8 ransformações Gasosas 1) ransformação Isocórica (Lei de Charles e Gay-Lussac) A volume constante, a pressão e a temperatura absoluta de um gás ideal são diretamente proporcionais. p cte. p 1 1 p

9 ransformações Gasosas 1) ransformação Isocórica (Lei de Charles e Gay-Lussac) A volume constante, a pressão e a temperatura absoluta de um gás ideal são diretamente proporcionais.

10 ransformações Gasosas ) ransformação Isobárica (Lei de Charles) Sob pressão constante, o volume e a temperatura absoluta de um gás ideal são diretamente proporcionais. V cte. V 1 1 V

11 ransformações Gasosas ) ransformação Isobárica (Lei de Charles) Sob pressão constante, o volume e a temperatura absoluta de um gás ideal são diretamente proporcionais.

12 ransformações Gasosas 3) ransformação Isotérmica (Lei de Boyle) A pressão e o volume de um gás ideal, mantido em temperatura constante, são inversamente proporcionais. p V cte. p1 V1 p V

13 ransformações Gasosas 3) ransformação Isotérmica (Lei de Boyle) A pressão e o volume de um gás ideal, mantido em temperatura constante, são inversamente proporcionais. p V cte. cte p V Hipérbole equilátera: Isoterma

14 ransformações Gasosas 3) ransformação Isotérmica (Lei de Boyle) A > B > C a, b e c: Isotermas.

15 Diagrama pxv ransformação 1 : Isobárica ransformação : Isotérmica ransformação 3 : Isocórica

16 eoria Cinética dos Gases 1) Equação fundamental da eoria Cinética A pressão (p) exercida por um gás perfeito nas paredes de um recipiente é igual a 1/3 do p 1 3 (v) produto de sua massa específica (densidade) pelo quadrado da velocidade média quadrática de suas partículas. m V

17 eoria Cinética dos Gases ) emperatura e Energia cinética de um gás ideal 1 p (v) 3 1 m p (v) 3 V 1 pv nm(v) 3 1 nr nm(v) 3 M(v) 3R A temperatura absoluta de um gás depende da velocidade média quadrática de suas partículas e da sua massa molar.

18 eoria Cinética dos Gases 3) emperatura e Energia cinética de um gás ideal 1 p (v) 3 1 m p (v) 3 V m(v) 3pV Ec Ec 1 m(v) 1 (3pV) E c 3 3 nr pv A energia cinética de um gás é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta.

19 eoria Cinética dos Gases 4) Energia cinética média por molécula (e c ) e e c c k N N R E c moléculas 3 nr nn Avogadro Avogadro nn N E c 8,31 6,010 Avogadro 3R Avogadro 3 1,3810 k: Constante de Boltzmann 3 J/K 3 e c k e c : não depende da natureza específica do gás, apenas de sua temperatura absoluta.

20 eoria Cinética dos Gases 5) Energia interna de um gás perfeito (U) A energia interna de um gás ideal é a soma de todas as formas de energias intrínsecas ao gás. 3 U Ec nr 5 5 U nr pv 3 pv Gás monoatômico (Energia interna associada à translação da molécula) Gás diatômico