Área 2 – química ensino médio, 2 º ano equaÇÃo de estado dos gases perfeitos

Área 2 – QuímicaEnsino Médio, 2º Ano

EQUAÇÃO DE ESTADO DOS GASES PERFEITOS

QUÍMICA, 2ª SérieEquação de Estado dos Gases Perfeitos

O gás hélio é utilizado em dirigíveis

e balões com fins recreativos.

Imag

em: N

AS

A A

mes

Res

arch

C

ente

r (N

AS

A-A

RC

) / P

ublic

Dom

ain

A mistura hélio/oxigênio é usada para mergulhos à

grande profundidade, já que o hélio é inerte e menos

solúvel no sangue que o nitrogênio (1).

A importância dos gases

Imag

em: G

.P. S

chm

ahl,

San

ctua

ry S

uper

inte

nden

t N

OA

A/N

OS

/NM

S/F

GB

NM

S;

Nat

iona

l Mar

ine

San

ctua

ries

Med

ia L

ibra

ry /

Pub

lic D

omai

n.


Imagem: Janne Karaste / GNU Free Documentation License

Imagem: Tradimus / GNU Free Documentation License

O gás oxigênio

é muito importante na respiração

de muitos seres vivos, além de ser

usado como comburente (2).

O gás ozônio tem grande

importância na atmosfera.

A camada de ozônio é responsável

por "filtrar" (absorver) os raios

ultravioleta provenientes do Sol.

A importância dos gases

Imag

em: N

AS

A. F

oto

tirad

a po

r H

arris

on S

chm

itt o

u R

on E

vans

(da

m

issã

o A

pollo

17)

/ P

ublic

Dom

ain

http://en.wikipedia.org/wiki/Harrison_Schmitt

http://en.wikipedia.org/wiki/Ronald_Evans

http://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_17


O comportamento dos GASES é melhor compreendido quando conhecemos ...

... sua temperatura (T)

... sua pressão (P)

... seu volume (V)

... a quantidade de partículas do gás.


TEORIA CINÉTICA DOS GASES

As partículas de um GÁS ...

... encontram-se muito afastadas umas da outras.

... movimentam-se em trajetória retilínea.

... sofrem colisões perfeitamente elásticas.

... possuem força de interação desprezível.


Todo gás exerce uma PRESSÃO, ocupando um certo

VOLUME à determinada TEMPERATURA (3) .

Aos valores conhecidos (medidos)

de pressão, volume e temperatura chamamos de

ESTADO DE UM GÁS.

Assim:V = 5 L

T = 300 K

P = 1 atm

http://migre.me/7UoDG


Os valores da pressão, do volume e

da temperatura não são constantes, então, dizemos

que

PRESSÃO (P), VOLUME (V) e TEMPERATURA (T)

são

VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS (4).

P1 = 1 atm

V1 = 6 L

T1 = 300 K

P2 = 2 atm

V2 = 3 L

T2 = 300 K

P3 = 6 atm

V3 = 3 L

T3 = 900 K

http://migre.me/7UoDG


Denomina-se pressão de um gás a razão (força/área)

originada pela colisão de suas moléculas com as

paredes

do recipiente em que ele se encontra.

PRESSÃOPRESSÃO


100 cm76 cm

vácuo

1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg

mercúrio

merc

úri

o

Experiência de TORRICELLI

1 atm

1 atm = 101,3 kPa


é o espaço ocupado pelo gás.

1 L = 1000 mL = 1000 cm3

Nos trabalhos científicos, a unidade usada

é a escala absoluta ou Kelvin (K).

T = t + 273


ESTADO 1

ESTADO 2

P1 = 1 atm

V1 = 6 L

T1 = 300 K

P2 = 2 atm

V2 = 3 L

T2 = 300 K

TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA

Mantemos constante a TEMPERATURA e

modificamos a pressão e o volume de

uma massa fixa de um gás (5).

http://migre.me/7UoMD


P1 = 1 atm

V1 = 6 L

T1 = 300 K

1 2 3 4 85 76

1

2

3

4

V (litros)

5

7

6

P (atm)

P2 = 2 atm

V2 = 3 L

T2 = 300 K

P3 = 6 atm

V3 = 1 L

T3 = 300 K

PRESSÃO e VOLUMEsão

inversamente proporcionais.

P x V = constante

LEI DE BOYLE-MARIOTTE

P1 x V1 = P2 x V2


ESTADO 2

V1 = 6 L

T1 = 300 K

P1 = 1 atm

V2 = 3 L

T2 = 150 K

P2 = 1 atm

ESTADO 1

TRANSFORMAÇÃO ISOBÁRICA

Mantemos constante a PRESSÃO e

modificamos a temperatura absoluta e o volume

de uma massa fixa de um gás (6).


P1 = 2 atm

V1 = 1 L

T1 = 100 K

P2 = 2 atm

V2 = 2 L

T2 = 200 K

P3 = 2 atm

V3 = 3 L

T3 = 300 K

100 200 300 400 800500 700600

1

2

3

4

T (Kelvin)

5

7

6

V (L)VOLUME e TEMPERATURA ABSOLUTA

são diretamente proporcionais.

LEI DE CHARLES

V

T= constante


ESTADO 1

TRANSFORMAÇÃO ISOCÓRICA

Mantemos constante o VOLUME e

modificamos a temperatura absoluta e a pressão

de uma massa fixa de um gás.

ESTADO 2

P1 = 4 atm

V1 = 6 L

T1 = 300 K

P2 = 2 atm

V2 = 6 L

T2 = 150 K


100 200 300 400 800500 700600

1

2

3

4

T (Kelvin)

5

7

6

P (atm)

V1 = 2 L

P1 = 1 atm

T1 = 100 K

V2 = 2 L

P2 = 2 atm

T2 = 200 K

V3 = 2 L

P3 = 3 atm

T3 = 300 K

PRESSÃO e TEMPERATURA ABSOLUTAsão diretamente proporcionais.

P

T= constante

LEI DE GAY-LUSSAC


01) Um cilindro com êmbolo móvel contém 100 mL de CO2 a 1,0 atm.

Mantendo a temperatura constante, se quisermos que o volume

diminua para 25 mL, teremos que aplicar uma pressão igual a (7):

a) 5 atm.

b) 4 atm.

c) 2 atm.

d) 0,4 atm.

e) 0,1 atm.

P1 = 1 atm

V1 = 100 L

P2 = ? atm

V2 = 25 L

P1 x V1 = P2 x V2

1 x 100 = P2 x 25

P2 = 4 atm

P2 = 100

25


02) Um recipiente com capacidade para 100 litros contém um gás

à temperatura de 27°C. Esse recipiente é aquecido até uma

temperatura de 87°C, mantendo – se constante a pressão. O

volume ocupado pelo gás a 87°C será de (8):

V1 = 100 L + 273 = 300 Ka) 50 litros.

b) 20 litros.

c) 200 litros.

d) 120 litros.

e) 260 litros.=100

300 360300 X V2 = 100 x 360

V2 =36000

300

T1 = 27°C

T2 = 87°CV2 = ? + 273 = 360 K

V1

T1 T2

V2

V2 = 120 L


03) Um recipiente fechado contém hidrogênio à temperatura

de 30°C e pressão de 606 mmHg. A pressão exercida

quando se eleva a temperatura a 47°C, sem variar o

volume, será (9):

a) 120 mmHg.

b) 240 mmHg.

c) 303 mmHg.

d) 320 mmHg.

e) 640 mmHg. 2

T1 = 30°C

P1 = 606 mmHg

T2 = 47°C

P2 = ?

+ 273 = 303 K

+ 273 = 320 K

P1

T1=

P2

T2

606303 320

P2 = 2 x 320

P2 = 640 mmHg

QUÍMICA, 2ª SérieEquação de Estado dos Gases Perfeitos04) Um recipiente cúbico de aresta 20 cm contém um gás à pressão de

0,8 atm. Transfere-se esse gás para um cubo de 40 cm de

aresta,

mantendo-se constante a temperatura. A nova pressão do gás é de

(10):a) 0,1 atm.

b) 0,2 atm.

c) 0,4 atm.

d) 1,0 atm.

e) 4,0 atm. 20 cm

20 cm

20 cm

P = 0,8 atm

T = constante

40 cm

40 cm

40 cm

P’ = ? atmV = a3V = 203V = 8000 cm3V = 8 L V’ = a3V’ = 403V’ = 64000 cm3V’ = 64 L

P’ x V’ = P x V

P’ x 64 = 0,8 x 8 P’ = 0,1 atmP’ = 64

6,4


EQUAÇÃO GERAL DOS GASES

P1 x V1 P2 x V2

= T1 T2

Observação:

Transformação ISOTÉRMICA

Transformação ISOBÁRICA

Transformação ISOCÓRICA

P1 x V1 = P2 x V2

V1 V2

= T1 T2

P1 P2

= T1 T2


01) Uma amostra de 1 mol de gás oxigênio ocupa 22,4 L a 0ºC e 1 atm. Empregue a equação geral dos gases para prever qual será o volume dessa mesma amostra de gás se estivesse submetida a uma temperatura de 273ºC e a uma pressão de 0,5 atm (11).

T1 = 0ºC

P1 = 1 atm

V1 = 22,4 L

T2 = 273ºC

P2 = 0,5 atm

V2 = ? L T1 = 0ºC + 273 = 273 K

T2 = 273ºC + 273 = 546 K

1 x 22,4 0,5 x V2

= 273 546

1 x 22,4 0,5 x V2

= 1 2

V2 = 0,5

2 x 22,4V2 = 89,6 L


02) Com base em dados enviados de Vênus por sondas espaciais norte – americanas e soviéticas, pode-se considerar que, em certos pontos da superfície desse planeta, a temperatura é de 327ºC e a pressão atmosférica é de 100 atm. Sabendo-se que na superfície da Terra o volume molar de um gás ideal é 24,6 L a 27ºC e 1,00 atm, qual seria o valor desse volume nesses pontos de Vênus?

T1 = 327ºC

P1 = 100 atm

V1 = ? L

T2 = 27ºC

P2 = 1,00 atm

V2 = 24,6 L T1 = 327ºC + 273 = 600 K

T2 = 27ºC + 273 = 300 K

100 x V1 1 x 24,6 = 600 300

100 x V1 1 x 24,6 = 2 1

V1 = 49,2

100V1 = 0,492 L = 492 mL


03) Certa massa de gás hidrogênio ocupa um volume de 100 litros a

5 atm e – 73°C. A que temperatura essa massa de hidrogênio irá

ocupar um volume de 1000 litros na pressão de 1 atm (12)?a) 400°C.

b) 273°C.

c) 100°C.

d) 127°C.

e) 157°C.

V1 = 100 L

P1 = 5 atm

T1 = – 73°C

V2 = 1000 L

P2 = 1 atm

T2 = ?

+ 273 = 200 K

P1 x V1 P2 x V2

= T1 T2

5 x 100 1 x 1000 = 200 T2

5 x 1 1 x 1000 = 2 T2

T2 = 2000

5T2 = 400 K– 273 = 127°C


Lei do Gás Ideal (Equação de Clapeyron)

P x V = constante T

Para 1 mol de gás nas CNTP1 x 22,4 = 0,082 273

P x V = T

Para 2 mols de gás nas CNTP 1 x 22,4 x 2 = 2 x 0,082 273

P x V = T

Para n mol de gás nas CNTP 1 x 22,4 x n = n x 0,082 273

P x V = T

Generalizando, teremos: P x V = n x R x T


01) (UFRGS) Um extintor de incêndio contém 4,4 kg de CO2. Qual o

volume máximo de gás liberado na atmosfera, a 27ºC e 1 atm, em litros?

Dados: C = 12 u.; O = 16 u.

a) 0,229

b) 2,46

c) 24,6

d) 229,4

e) 2460

m = 4,4 kg

V = ? L

T = 27ºC

P = 1 atm

= 4400 g n = = 100 mols4400

44

= 300 K

P x V = n x R x T

1 x V = 100 x 0,082 x 300

V = 2460 L


02) Podemos afirmar que 5 mols de moléculas de gás oxigênio,

submetido a 27°C e ocupando o volume de 16,4 L , exercerão uma

pressão de (13):

a) 3,0 atm.

b) 5,0 atm.

c) 3,5 atm.

d) 7,5 atm.

e) 2,5 atm.

n = 5 mols

T = 27°C

V = 16,4 L

P = ?

+ 273 = 300 KP . V = n . R . T

P x 16,4 = 5 x 0,082 x 300

123

16,4

P x 16,4 = 123

P =

P = 7,5 atmP = 7,5 atm


03) O volume ocupado por 14,2g de gás cloro (Cl2) medidos a 8,2 atm

e 727°C é de:Dado: Cl = 35,5 u

a) 1,0 litro.

b) 1,5 litros.

c) 2,0 litros.

d) 2,5 litros.

e) 3,0 litros.

m = 14,2 g

T = 727°C

V = ?

P = 8,2 atm

+ 273 = 1000 K

71n =

14,2= 0,2 mol

8,2V =

16,4V = 2 LV = 2 L

P . V = n . R . T

8,2 x V = 0,2 x 0,082 x 1000

8,2 x V = 16,4

Tabela de ImagensSlide Autoria / Licença Link da Fonte Data do

Acesso

2a NASA Ames Resarch Center (NASA-ARC) / Public Domain

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Zeppelin.jpg

31/01/2012

2b Imagem: G.P. Schmahl, Sanctuary Superintendent NOAA/NOS/NMS/FGBNMS; National Marine Sanctuaries Media Library /Public Domain.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sanc0460_-_Flickr_-_NOAA_Photo_Library.jpg

14/02/2012

3a Janne Karaste / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Midsummer_bonfire_closeup.jpg

31/01/2012

3b Tradimus / GNU Free Documentation Licens http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Asthma_spacer.JPG

31/01/2012

3c NASA. Foto tirada por Harrison Schmitt ou Ron Evans (da missão Apollo 17) / Public Domain

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_Earth_seen_from_Apollo_17.jpg

31/01/2012

Área 2 – química ensino médio, 2 º ano equaÇÃo de estado dos gases perfeitos

Documents