GASES Maira Gazzi Manfro e Giseli Menegat maira.manfro@caxias.ifrs.edu.br giseli.menegat@caxias.ifrs.edu.br
Características dos Gases São menos densos que os sólidos e os líquidos; Sempre se misturam entre si (grande difusibilidade); São importantes para a manutenção da vida; Variam de acordo com a pressão e a temperatura; Possuem baixa massa molecular; Possuem forma indefinida; Formam misturas homogêneas; São bastante compressíveis; Ocupam todo o volume do recipiente em que estão contidos (grande expansibilidade).
Informações importantes para o estudo dos gases TEMPERATURA: é a medida do nível de agitação das moléculas. Tk = Tc + 273 Tf = Tc X 1,8 + 32 Tk: temperatura em Kelvin Tc: temperatura em Celsius Tf: temperatura em Fahrenheit 0 C = 32 F = 273,15 K 100 C = 212 F = 373,15 K PRESSÃO: é a força que atua sobre determinada área. Os gases exercem pressão na superfície em que estão em contato. P = F/A P: Pascal(N/m 2 ou Pa) F: Newton (N) A: área (m 2 ) PRESSÃO ATMOSFÉRICA: é a pressão que os gases (ar) da atmosfera exercem sobre a superfície terrestre. 1 atm = 760 mmhg = 1X10 5 Pa
LEIS DOS GASES IDEAIS Alteram de acordo com: PRESSÃO; TEMPERATURA; VOLUME; QUANTIDADE DE MATÉRIA. Gases ideais (ou gases perfeitos) são modelos utilizados para o estudo dos gases. CARACTERÍSTICAS: - Possuem movimento não interativo e desordenado entre as moléculas; - Não possuem forças de atração e repulsão.
LEI DE BOYLE Criada por Robert Boyle, expõe a transformação isotérmica dos gases, ou seja, a temperatura permanece constante. A equação que expressa essa Lei é: P X V = K ou P1 X V1 = P2 X V2 P: pressão (atm); V: volume (l); K: constante de temperatura - depende da natureza do gás. Figura 1 - Robert Boyle
LEI DE GAY-LUSSAC Criada por Joseph Louis Gay-Lussac, expõe a transformação isobárica dos gases, ou seja, a pressão permanece constante. A equação que expressa essa Lei é: V = K X T ou V1 / T1 = V2 / T2 T: temperatura (K); V: volume (l); K: constante de temperatura - depende da natureza do gás. Figura 2 - Joseph Louis Gay-Lussac
LEI DE CHARLES Criada por Jacques Alexandre Cesar Charles, expõe a transformação isométrica ou isocórica ou isovolumétrica dos gases, ou seja, o volume permanece constante. A equação que expressa essa Lei é: P = K X T ou P1 / T1 = P2 / T2 T: temperatura (K); P: pressão (atm); K: constante de temperatura - depende da natureza do gás. Figura 3 - Jacques Alexandre Cesar Charles
REUNINDO AS LEIS ANTERIORES EQUAÇÃO GERAL DOS GASES: EQUAÇÃO DO GÁS IDEAL: (P1 X V1) / T1 = (P2 X V2) / T2 P X V = n X R X T P: pressão (atm) V: volume (l) T: temperatura (k) P: pressão (atm) V: volume (l) T: temperatura (K) n: número de mols (mol) R: constante geral dos gases (constante de Clayperon), na CNTP = = 0,082 atmxl/molxk = 8,314 PaXm 3 /molxk CNTP: 1 atm e 0 C (273K)
DENSIDADE ABSOLUTA DE UM GÁS A partir do conhecimento do volume de um gás, é possível calcular a densidade do mesmo. A equação é: d = m/v ou d = (PXMM)/(RXT) d: densidade (g/l) m: massa (g) V: volume (l) P: pressão (atm) MM: massa molar (g/mol) R: constante geral dos gases = 0,082 atm X l / mol X K T: temperatura (K)
REFERÊNCIAS: [1] SIGNIFICADOS. Significado de Temperatura. Disponível em: <https://www.significados.com.br/temperatura/>. [2] INFO ESCOLA. Pressão Atmosférica. Disponível em: <https://www.infoescola.com/fisica/pressao-atmosferica/>. [3] TODA MATÉRIA. Lei dos Gases. Disponível em: <https://www.todamateria.com.br/lei-dos-gases/>. [4] ALUNOS ONLINE. Densidade Absoluta dos Gases. Disponível em: <https://alunosonline.uol.com.br/quimica/densidade-absoluta-dos-gases.html>. REFERÊNCIAS DAS FIGURAS: [1]http://www.iyimiboyle.com/wp-content/uploads/2016/04/robert-boyle-kimdir-320x260.jpg [2]http://soq.com.br/biografias/gay-lussac/index_clip_image001.jpg [3]https://images.huffingtonpost.com/2015-01-26-image010-thumb.jpg
EXERCÍCIOS
1. (Estácio-RJ) Um volume de 10 L de um gás perfeito teve sua pressão aumentada de 1 para 2 atm e sua temperatura aumentada de -73 C para +127 C. O volume final, em litros, alcançado pelo gás foi de: a) 50 b) 40 c) 30 d) 10 e) 20 2. (UCDB-MS) Certa massa de gás estava contida em um recipiente de 20 L, à temperatura de 27ºC e pressão de 4 atm. Sabendo que essa massa foi transferida para um reservatório de 60 L, à pressão de 4 atm, podemos afirmar que no novo reservatório: a) A temperatura absoluta ficou reduzida a 1/3 da inicial. b) A temperatura absoluta ficou reduzida de 1/3 da inicial. c) A temperatura em ºC triplicou o seu valor inicial. d) A temperatura em ºC ficou reduzida a 1/3 de seu valor inicial. e) A temperatura absoluta triplicou seu valor inicial.
3. (OSEC-SP) Um carro-tanque transportou gás cloro para uma estação de tratamento de água. Sabe-se que o volume do tanque que continha gás cloro era de 30 m3, que a temperatura era mantida a 20oC para a pressão ser de 2 atm e que na estação de tratamento de água esse cloro foi transferido para um reservatório de 50 m3 mantido a 293K. Ao passar do carro-tanque para o reservatório o gás sofreu uma transformação... e a pressão do reservatório era... As lacunas são completamente preenchidas, respectivamente, com os dados: a) isotérmica, 1,2 atm b) isométrica, 117 atm c) isobárica, 2 atm d) isocórica, 2 atm e) isovolumétrica, 1,2 atm 4. (Mackenzie- SP) Um recipiente de volume V, totalmente fechado, contém 1 mol de um gás ideal, sob uma certa pressão p. A temperatura absoluta do gás é T e a constante universal dos gases perfeitos é R= 0,082 atm.litro/mol.k. Se esse gás é submetido a uma transformação isotérmica, cujo gráfico está representado abaixo, podemos afirmar que a pressão, no instante em que ele ocupa o volume de 32,8 litros, é: a) 0,1175 atm d) 1,175 atm b) 0,5875 atm e) 1,33 atm c) 0,80 atm
5. (UnB-DF) Um balão que contém gás oxigênio (O2), mantido sob pressão constante, tem volume igual a 10 L, a 27 C. Se o volume for dobrado, podemos afirmar que: a) A temperatura em C dobra. b) A temperatura em K dobra. c) A temperatura em K diminui à metade. d) A temperatura em C diminui à metade. e) A temperatura em K aumenta de 273 K. 6. Antes de realizar uma viagem de carro, em um dia cuja temperatura era de 30oC, um senhor calibrou os pneus utilizando 3 atm de pressão. Quando chegou ao destino, depois de 5 horas de viagem, mediu novamente a pressão dos pneus e constatou 3,4 atm de pressão. Sabendo que a variação de volume dos pneus é desprezível, marque a alternativa que indica a temperatura em que se encontravam os pneus: a) 70,4 C b) 115,2 C c) 125,1 C d) 121,5 C e) 152,1 C
7. (CFTMG) Um cilindro metálico contém um gás desconhecido, cuja densidade é igual a 1,25 g/l quando submetido às CNTP. Pode-se concluir, corretamente, que esse gás é denominado de? Dados: N = 14; O = 16; H = 1; C = 12. a) oxigênio (O2). d) dióxido de carbono (CO2). b) nitrogênio (N2). e) dióxido de enxofre (SO2). c) hidrogênio (H2). 8. (UECE) O gás SO3, poluente atmosférico, é um dos responsáveis pela formação da chuva ácida. A sua densidade, em g/l a 0,90 atm e 20 C é, aproximadamente: Dados: S = 32; O = 16. a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 6
RESPOSTAS
1. V1 = 10 L (P1 X V1) / T1 = (P2 X V2) / T2 P1 = 1 atm (1 X 10) / 200 = (2 X V2) / 400 V2 =? 10 / 200 = 2V2 / 400 P2 = 2 atm 400V2 = 4000 T1 = -73 C = 200 K V2 = 4000 / 400 T2 = 127 C = 400 K V2 = 10 L letra D 2. V1 = 20 L (P1 X V1) / T1 = (P2 X V2) / T2 P1 = 4 atm (4 X 20) / 300 = (4 X 60) / T2 V2 = 60 L 80 / 300 = 240 / T2 P2 = 4 atm 80T2 = 72000 T1 = 27 C = 300 K T2 = 72000/80 T2 =? T2 = 900 letra E
3. V1 = 30 m 3 = 30000 L P1 X V1 = P2 X V2 T1 = 20 C = T2 = 293 K 2 X 30000 = P2 X 50000 P1 = 2 atm 60000 = 50000P2 V2 = 50 m 3 = 50000 L P2 = 1,2 atm P2 =? temperatura constante = isotérmica letra A 4. n = 1 mol P X V = n X R X T V = 32,8 L P X 32,8 = 1 X 0,082 X 320 T = 47 C = 320 K 32,8P = 26,24 R= 0,082 atm.litro/mol.k P = 26,24 / 32,8 P =? P = 0,8 atm letra C
5. P = Constante V1 / T1 = V2 / T2 V1 = 10 L 10 / 300 = 20 / T2 T1 = 27 C = 300 K 10T2 = 6000 V2 = 20 L T2 = 6000 / 10 T2 =? T2 = 600 K letra B 6. T1 = 30 C = 303 K P1 / T1 = P2 / T2 P1 = 3 atm 3 / 303 = 3,4 / T2 P2 = 3,4 atm 3T2 = 1030,2 V = constante T2 = 1030,2 / 3 T2 =? T2 = 343,4 K = 70,25 C (aproximadamente) letra A
7. d = 1,25 g/l d = m/v P = 1 atm (CNTP)* 1,25 = m/ 22,4 T = 273 K (CNTP)* m = 1,25 X 22,4 V = 22,4 L (CNTP)* m = 28 g N = 14 g + 14 g = 28 g letra B * CNTP = condições normais de temperatura e pressão = constantes 8. d =? d = (PXMM)/(RXT) T = 20 C = 293 K d = (0,9 X 80) / (0,082 X 293) P = 0,9 atm d = 72 / 24,026 MM = 3X16 + 32 = 80 g/mol d = 3 g/l R= 0,082 atm.litro/mol.k letra B