Os gases estão presentes na nossa vida, muitas vezes não podemos vê-los porém o sentimos na nossa respiração, no vento que bate em nosso rosto ou até mesmo nos odores que sentimos no decorrer dos nossos dias. Entender as leis que regem o estado gasoso nos permite entender o mundo à nossa volta.
Para começarmos, os gases são compostos moleculares com algumas características que os define, é um dos três estados da matéria (sólido, líquido e gasoso), possui alta compressibilidade e um alto poder de expansão, não possui volume constante e pode variar por algumas influências externas, tais como : temperatura, pressão e volume.
Temperatura:
A temperatura está relacionada com o grau de agitação das moléculas, quanto maior a agitação mais calor. Quando falamos de temperatura logo pensamos em graus Celsius, mas para o estudo dos gases é necessário converter a unidade de medida para Kelvin, que é a unidade de medida do Sistema Internacional, essa conversão pode ser realizada através da fórmula:
t(°C) =T(K) - 273,15
Pressão:
É a força por unidade de área, ou seja, a força total sobre a superfície dividida pela área dessa superfície, para estudar a pressão também é necessário se atentar a conversão das unidades de medidas, sendo o Pascal a unidade de medida do Sistema Internacional tais como:
Pascal: 1 Pa = 1 Nm-²
Atmosfera: 1 atm = 1,01325.10-⁵ Pa
Milímetros de Mercurio : 1 mmHg = 1,33322.10² Pa
760 mmHg ~ 1 atm
Torr ~ mmHg
Volume:
Geralmente o volume de um gás ocupa o recipiente que o contém, as unidade de medidas relacionadas são:
Metro (m) - S.I.
Metro cúbico (m³) 1 m³ = 1000 litros (L)
Decímetro cúbico (dm³) 1 dm³ = 1litro
Centímetros cúbico (cm³) 1 cm³ = 1 mililitros (mL)
Estas são as três variáveis que estão presentes no estudo dos gases e podemos calcular cada uma delas através de algumas leis com suas respectivas fórmulas:
Lei de Boyle: Pressão - Volume / Transformação Isotérmica
Está lei dos que quando a temperatura é constante podemos trabalhar com a seguinte fórmula :
P . V = constante
P¹ . V¹ = P² . V²
Lei de Charles : Efeitos da Temperatura / Transformação Isobárica
Sob pressão constante, o volume ocupado pelo gás é diretamente proporcional a sua temperatura ( K) :
V = d ( t( °C) + 273,15)
V / T (K) = constante
V¹ / T¹ = V² / T²
Transformação Isocórica ou Isovolumétrica
É a relação da Pressão com a Temperatura, com o volume constante, sua fórmula é:
P/V = constante
P¹/ T¹ = P² / T²
Podemos então reunir essas três variáveis em uma única fórmula, que chama-se Lei Geral dos Gases :
P¹ . V¹ / T¹ = constante
P¹ . V¹ / T¹ = P² . V² / T²
Para um gás dito Ideal, utilizamos a equação de Clapeyron, que faz as seguintes relações:
P.V= nRT , onde : n= número de mols = m/M
R= uma constante, 0,082
T= Temperatura em Kelvin
Substituindo n por m/M, obtemos:
P.V = m/M .R.T
Pressão Parcial dos Gases ou Lei de Dalton :
A lei de Dalton diz que a pressão total dos gases de um recipiente que os contém é a soma da pressão parcial de cada gás (a,b e c), ou seja :
Pt = Pa + Pb +Pc
Em experimento, John Dalton percebeu que a pressão que um gás exerce sobre as paredes do recipiente que o contém é igual a pressão se esse mesmo gás estiver misturado com outro gás, em uma mistura gasosa, sob a mesma temperatura e o mesmo volume.
Outra fórmula que utilizamos no estudo da pressão dos gases é a junção da Fórmula de Clapeyron com a Lei de Dalton, resultando na seguinte cálculo:
Pa / Pt = Xa Xa = a fração molar do respectivo gás estudado.
Volume Molar : Lei de Avogadro
Avogadro contribuiu para o estudo dos gases com a relação de mols e seu volume em Litros, onde :
1 mol = 22,4 L Nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP)
1 atm e 273 k (zero absoluto)
Volume Parcial : Lei de Amagat
Quando queremos determinar o volume de um gás em uma mistura gasosa, utiliza-se a Lei de Amagat.
Primeiramente Amagat diz que o volume total da mistura é a soma do volume dos gases presente na mesma:
Vt= Va + Vb
Após entendermos o volume total da mistura seguimos com a fórmula para o cálculo do volume parcial, Amagat descobriu em atividades experimentais que o volume parcial de cada gás (Va) é diretamente proporcional a sua fração molar ( Xa) e inversamente proporcional ao volume total :
Va / Vt = Xa
Para encontrarmos a fração molar basta dividirmos o número de mols do gás em relação ao número total de mols da mistura :
Xa = na / nt
Substituindo na fórmula, temos:
Va / Vt = na / nt
Como a lei de Amagay e a Lei de Dalton trabalham com as variáveis Volume e Pressão, podemos relacioná-la entre si, chegando assim na seguinte fórmula:
Va / Vt = Pa / Pt
Comments