Sistemas gasosos: Lei dos gases. Equação geral dos gases ideais

Sistemas gasosos: Lei dos gases. Equação geral dos gases ideais

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Bons Estudos!

Sistemas gasosos: Lei dos gases. Equação geral dos gases ideais

As leis de gás foram criadas no final do século XVIII, quando os cientistas começaram a perceber que nas relações entre a pressão, o volume e a temperatura de uma amostra de gás pode ser obtida uma fórmula que seria válida para todos os gases. Eles comportam-se de forma semelhante numa ampla variedade de condições, devido à boa aproximação com moléculas que estão mais afastadas, e agora a equação de estado para um gás ideal é derivada da teoria cinética. Agora as leis anteriores de gás são como casos especiais da equação do gás ideal, com uma ou mais das variáveis ​​mantidas constantes.

 

Lei de Boyle: Relação pressão-volume (transformação isotérmica)

A Lei de Boyle-Mariotte, proposta pelo químico e físico irlandês Robert Boyle (1627-1691), apresenta a transformação isotérmica dos gases ideais, de modo que a temperatura permanece constante, enquanto a pressão e o volume do gás são inversamente proporcionais. Assim, a equação que expressa a lei de Boyle:

P.V= K OU P= K/V

Donde,

p: pressão da amostra

V: volume

K: constante de temperatura (depende da natureza do gás, da temperatura e da massa)

 

Lei de Gay – Lussac: Transformação Isobárica

A Lei de Gay-Lussac, proposta pelo físico e químico francês, Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850), apresenta a transformação isobárica dos gases, ou seja, quando a pressão do gás é constante, a temperatura e o volume são diretamente proporcionais, expressa pela fórmula:

V= K.T OU K= V/T

Donde,

V: volume do gás

T: temperatura

k: constante da pressão (isobárica)

 

Lei de Charles: Relação temperatura-volume (transformações isométricas)

A Lei de Charles, proposta pelo físico e químico francês Jacques Alexandre Cesar Charles (1746-1823), apresenta a transformação isométrica ou isocórica dos gases perfeitos, ou seja, o volume do gás é constante, enquanto a pressão e a temperatura são grandezas diretamente proporcionais. A partir disso, a fórmula que expressa a lei de Charles:

P= KT OU K=P/T

Donde,

P: pressão

T: temperatura

K: constante de volume (depende da natureza, do volume e da massa do gás)

 

Equação de Clapeyron

A Equação de Clapeyron foi formulada pelo físico-químico francês Benoit Paul Émile Clapeyron (1799-1864). Essa equação consiste na união das três leis dos gases, na qual relaciona as propriedades dos gases dentre: volume, pressão e temperatura absoluta.

P.V= n.R.T

Donde,

P: pressão

V: volume

n: número de mols

R: constante universal dos gases perfeitos: 8,31 J/mol.K

T: Temperatura

 

Equação Geral dos Gases Perfeitos

A Equação Geral dos Gases Perfeitos é utilizada para os gases que possuem massa constante (número de mols) e variação de alguma das grandezas: pressão, o volume e a temperatura, estabelecida pela seguinte expressão:

Donde,

P: pressão

V: volume

T: temperatura

K: constante molar

P1: pressão inicial

V1: volume inicial

T1: temperatura inicial

P2: pressão final

V2: volume final

T2: temperatura final

 

Combinação e as leis dos gases ideais:

A lei geral dos gases ou equação geral dos gases, está formada pela combinação das Leis de Boyle  e Charles, e mostra a relação entre pressão, volume e temperatura de uma massa fixa de gás:

Com a adição da lei de Avogadro, a lei dos gases em geral torna-se a lei dos gases ideais:

Onde a constante, agora chamada de R, é a constante dos gases, com um valor de 0,08206 (atm∙L)/(mol∙K)

Uma formulação equivalente a esta lei é:

PV=KNT

onde

K é a constante de Boltzmann (1.381×10⁻²³ J·K⁻¹ em unidades SI)

N é o número de moléculas.

Estas equações só são precisas para um gás ideal, que não leva em conta os efeitos diversos intermolecular (ver gás real). No entanto, a lei do gás ideal é uma boa aproximação para a maioria dos gases sob pressão e temperatura moderada.

Esta lei tem as seguintes consequências importantes:

• Se a temperatura e a pressão permanecem constantes, o volume do gás é diretamente proporcional ao número de moléculas do gás.
• Se a temperatura e o volume permanecem constantes, a pressão do gás é diretamente proporcional ao número de moléculas do gás.
• Se o número de moléculas de gás e a temperatura permanecem constantes, a pressão é inversamente proporcional ao volume.
• Se as mudanças de temperatura e o número de moléculas de gás permanecem constantes, então ou a pressão ou volume (ou ambos) vão mudar em proporção direta com a temperatura.

Fontes: Wikipédia, Toda matéria, Proenc e Resumo escolar

• Evidências de transformações químicas.

• Interpretando transformações químicas

• Princípio de Avogadro, conceito de molécula; massa molar, volume molar dos gases.

• Teoria cinética dos gases.

• Enem 2016/2017 Conteúdo Programático