Comportamento dos Gases

Gás – Definição

Um gás é um líquido homogêneo, geralmente de baixa densidade e de baixa viscosidade.

Gás não tem volume definido.

Lei dos Gases

Uma das coisas mais surpreendentes sobre gases é que, apesar das grandes diferenças nas suas propriedades químicas, todos os gases mais ou menos obedecem às leis dos gases.

As leis dos gases lidam como os gases se comportam em relação à pressão, volume, temperatura e quantidade.

As propriedades físicas dos gases estavam entre os primeiros experimentos realizados na era científica “moderna”, começando no século 17.

Todos os gases exibem propriedades físicas semelhantes, mesmo se a suas propriedades químicas forem muito diferentes.

As propriedades podem ser resumidas em algumas leis simples.

As variáveis são a pressão, volume, temperatura e quantidade.

Manter um (ou dois) constante e variam os demais.

Variáveis e constantes

Nas leis dos gases elementares dois dos quatro variáveis são mantidas constantes.

Cada lei descreve como uma variável reage a mudanças em outra variável.

Todas as leis simples podem ser integrados em um lei geral dos gases.

As quatro variáveis

Pressão (P)
Volume (V)
Temperatura (T em Kelvin)
Número de moléculas (N em moles)

A lei de Boyle

A lei de Boyle afirma que para uma quantidade fixa de gás a uma temperatura constante, o volume do gás é inversamente relacionada a pressão.

A primeira lei do gás experimental.
A pressão aumenta, o volume diminui (T, N constante)

Lei Charles

A lei de Charles afirma que para uma quantidade fixo de gás a uma pressão constante, o volume de gás as alterações na mesma maneira que a temperatura do gás muda.

Pressão e quantidade constante.
Como a temperatura aumenta, o volume aumenta.

A lei de Avogadro

Pressão e temperatura constante.
Aumentar a quantidade, o volume aumenta.

Quais são as leis dos gases?

Gases comportam de maneira diferente do que os sólidos ou líquidos fazer. Por exemplo, o volume de um gás pode mudar devido à pressão, mas o volume de um sólido ou líquido em geral, não pode.

As leis dos gases descrevem como as variáveis como pressão, volume, e a temperatura afetam o comportamento dos gases. As leis do gás ajudam a compreender e prever o comportaior de gases em situações específicas.

Pressão e Volume

Um mergulhador está nadando em uma profundidade de 10 m abaixo do nível do mar. Uma bolha de ar escapa de sua boca. Como a bolha sobe à superfície, ele se torna maior. Quando a bolha alcança a superfície da água, seu volume é o dobro seu tamanho original.

Este exemplo mostra a relação entre o volume e a pressão de um gás, também conhecida como a lei de Boyle.

A lei de Boyle é verdadeira para quase todo o gás, se a temperatura e quantidade de gás forem constantes, ou inalterada.

A lei de Boyle

Para uma determinada quantidade de gás a uma temperatura constante, o volume diminui à medida que aumenta a pressão do gás.

Da mesma forma, o volume de um gás aumenta à medida que a pressão do gás diminui.

Por que é que um gás exerce pressão?

Quando você estudou o comportamento dos líquidos, você aprendeu que um líquido exerce uma pressão proporcional à profundidade e à sua densidade.

Contudo, um gás encerrado num recipiente exerce uma pressão que não é determinada apenas pelo seu peso. E, de fato, a fôrça exercida pelo gás sôbre o recipiente é freqüentemente muitas vêzes o pêso do gás. O líquido tem uma superfície livre definida e a pressão do líquido na superfície é zero. O gás não tem superfície definida e deve ser guardado em um recipiente fechado. Êle exerce uma pressão contra as paredes do recipiente.

Você sabe que tôda substância é formada de partículas chamadas moléculas. Em um gás, as distâncias entro as moléculas são grandes, comparadas com as dimensões das moléculas de modo que à pressão ordinária há pequena atração entre as moléculas. Um gás ideal ou perfeito é aquêle cujas moléculas não exerceriam atração mútua. A teoria cinética dos gases explica o comportamento dessas moléculas em um gás. Elas são dotadas de um movimento contínuo e rápido e constantemente colidem umas com as outras e com as paredes do recipiente. A velocidade média de uma molécula de oxigênio a 00C e à pressão atmosférica é cêrca de 400 metros por segundo. Contudo, a distância que cada molécula de oxigênio percorre antes de colidir com outra molécula ou com a parede do recipiente é extremamente pequena, talvez 0,000006 cm, À medida que a temperatura do gás aumenta, a velocidade média das moléculas também aumenta.

Imagine um enxame de abelhas voando dentro de uma grande caixa de vidro. Elas colidiriam com as paredes e, assim, exerceriam uma força contra ela. Suponha, agora, que você deslocasse uma das paredes da caixa de modo que as abelhas ficassem confinadas à metade do espaço. Cada abelha colidiria com outra abelha ou com as paredes da caixa com freqüência duas vêzes maior. A fôrça e, portanto, a pressão, por elas excercida contra as paredes da caixa seriam, portanto, duas vêzes maiores.

De modo análogo, os choques das moléculas do gás contra as paredes produzem a pressão do gás. Se você acumular as moléculas do gás em uma região do espaço de volume igual à metade do inicial, cada molécula atingirá as paredes com frequencia dupla. A pressão será duas vezes maior.

Manômetros

Você pode medir a pressão dos gases por meio de um manômetro, um medidor de pressão com a forma de um tubo em U (Fig. 14-1). Suponha que o líquido no tubo em U seja mercúrio e que o seu nível no lado aberto do tubo esteja a 1cm acima do nível do lado do tubo que dá para o gás. Dizemos então que o excesso de pressão do gás (além da pressão da atmosfera) é de 1cm de mercúrio. Se o líquido fôsse água, o excesso de pressão seria igual a 13,6cm de água.

Um manômetro de mercúrio U. Êle indica o excesso de pressão sôbre a da atmosfera.

Qual seria a diferança de nível se o líquido fôsse água?

O manômetro de Bourdon

Usamos o manômetro Bourdon para medir a pressão de pneus de automóveis, de caldeiras, etc. Na Fig. 14-2 uma extremidade do tubo metálico encurvado está prêsa a um fio enrolado no eixo de um ponteiro e ligado a uma mola. O aumento de pressão no tubo faz com que ele se distenda um pouco, puxando a corda e movendo o ponteiro. Quando se solta a pressão, a mola puxa o ponteiro para trás, até zero.

Manômetro de Bourdon

Aumentando a pressão no tubo êle se distende um pouco, fazendo o ponteiro girar na escala que indica o excesso de pressão sôbre a da atmosfera.

Fonte: www.lcmrschooldistrict.com/www.cod.edu/www.prossiga.br