CAPÍTULO 10 – GASES Michel Francisco Nagme Rachid Costa – 14459

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1 CAPÍTULO 10 – GASES Michel Francisco Nagme Rachid Costa – 14459
Vinícius José Silveira de Souza – 14426

2 CARACTERÍSTICAS São compostos moleculares simples tendo baixas massas moleculares Possuem volume e forma indefinidos Formam misturas homogêneas independentemente de suas características, devido ao grande espaçamento entre suas moléculas. Ex: atmosfera terrestre Substâncias líquidas e sólidas podem existir no estado gasoso, recebendo o nome de vapor.

3 Patm = 1x105 N/m² = 1x105 Pa = 760 mmHg = 1 atm
PRESSÃO Pressão é a força F agindo sobre uma área A Os gases exercem pressão na superfície em que estão em contato Pressão atmosférica: a gravidade age sobre os gases atmosféricos pressionando a superfície terrestre. Patm = 1x105 N/m² = 1x105 Pa = 760 mmHg = 1 atm

4 pressão (P), volume (V), temperatura (T) e quantidade de matéria (n)
A LEI DOS GASES 4 variáveis são necessárias para definir o estado de um gás: pressão (P), volume (V), temperatura (T) e quantidade de matéria (n) Lei de Boyle Lei de Charles Lei de Avogrado

5 RELAÇÃO PRESSÃO-VOLUME: LEI DE BOYLE
Em um balão, se aumentarmos a pressão o volume diminui P.V = k k é uma constante dependente de T e n P e V são inversamente proporcionais Quando a temperatura é constante, pode-se usar a seguinte equação: P1.V1 = P2.V2

6 RELAÇÃO PRESSÃO-VOLUME: LEI DE BOYLE

7 RELAÇÃO TEMPERATURA-VOLUME: LEI DE CHARLES
Em balões, o gás expande-se à medida que a temperatura aumenta, e contrai-se com a diminuição da temperatura. V/T = k k é uma constante V e T são diretamente proporcionais Quando não há variação na pressão, pode-se usar a relação: V1/T1 = V2/T2

8 RELAÇÃO TEMPERATURA-VOLUME: LEI DE CHARLES

9 k é uma constante, V e n são diretamente proporcionais
RELAÇÃO QUANTIDADE-VOLUME: LEI DE AVOGRADO Se adicionarmos gás a um balão, seu volume tende a aumentar V/n = k k é uma constante, V e n são diretamente proporcionais

10 RELAÇÃO QUANTIDADE-VOLUME: LEI DE AVOGRADO

11 6 NaN3(s) + Fe2O3(s) → 3 Na2O(s) + 2 Fe(s) + 9 N2(g)
EXEMPLO DE APLICAÇÃO DA LEI DE AVOGRADO: AIRBAGS 6 NaN3(s) + Fe2O3(s) → 3 Na2O(s) + 2 Fe(s) + 9 N2(g)

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13 EQUAÇÃO DOS GASES IDEAIS
Juntando as três relações anteriores, temos: P.V = nRT R é uma constante e seu valor depende das unidades utilizadas Nos cálculos, deve-se sempre utilizar a temperatura em Kelvin [K] As condições de 0°C (273,15 K) e 1 atm são chamadas de CNTP (Condições Normais de Temperatura e Pressão). O volume ocupado por um mol de gás ideal nas CNTP é 22,4 L, conhecido como volume molar.

14 n/V = P/R.T (x M) n.M/V = P.M/R.T d = P.M/R.T
DENSIDADE DOS GASES Da equação dos gases ideais: n/V = P/R.T (x M) n.M/V = P.M/R.T d = P.M/R.T Quanto maior a massa molar (M), maior a densidade do gás O fato de um gás mais quente ser menos denso que um gás mais frio explica o fato do ar quente subir e o ar frio descer.

15 P1/P = (n1.R.T/V) / (nt.R.T/V)
PRESSÕES PARCIAIS: John Dalton observou que: “A pressão total da mistura gasosa é a soma das pressões parciais que cada gás exerceria se estivesse sozinho.” P = P1 + P2 + P onde P1 = n1.R.T/V, P2 = n2.R.T/V, P3 = n3.R.T/V, ... P = (n1 + n2 + n ).R.T/V onde n1 + n2 + n = nt P1/P = (n1.R.T/V) / (nt.R.T/V) ↕ P1/P = n1/nt

16 TEORIA CINÉTICA MOLECULAR
Publicada por Rudolf Clausius, traz as seguintes afirmações: As moléculas dos gases estão em movimento contínuo e aleatório O volume de todas as moléculas do gás é desprezível se comparado ao volume onde o gás está contido As forças atra7tivas e repulsivas entre as moléculas são desprezíveis A energia cinética média das moléculas não varia com o tempo se não houver variação de temperatura, e portanto, as colisão são elásticas A energia cinética média é proporcional à temperatura. A pressão é provocada pelas colisões das moléculas com as paredes do recipiente onde encontra-se o gás. A temperatura absoluta é uma medida de energia cinética média de suas moléculas (quanto maior a temperatura maior a energia cinética média).

17 CONSEQUÊNCIAS DA TEORIA CINÉTICA MOLECULAR
Explicação da Lei de Boyle (P.V = k) O efeito de um aumento de volume à temperatura constante: Temperatura constante significa que a velocidade média quadrática, μ, não varia. Se o volume aumenta, as moléculas movem-se uma distância maior entre as colisões. Dessa forma, existem menos colisões por unidade de tempo com as paredes do recipiente, e a pressão diminui. O modelo explica de maneira simples a Lei de Boyle. O efeito do aumento da temperatura a volume constante: Aumento na temperatura significa aumento em μ. A volume constante, haverá mais colisões com as paredes por unidade de tempo. Além disso, as moléculas chocam-se contra as paredes com mais força. O modelo explica o aumento de pressão observado.

18 Distribuição de velocidades moleculares para diferentes gases a 25°C
EFUSÃO E DIFUSÃO MOLECULAR Relata a dependência das velocidades moleculares em relação à massa do composto Assim, da teoria cinética molecular temos que μ = Distribuição de velocidades moleculares para diferentes gases a 25°C

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20 LEI DE EFUSÃO DE GRAHAM Efusão é o movimento de partículas gasosas no sentido de escaparem do recipiente onde estão para um ambiente de menor pressão por buracos minúsculos. Graham afirmou que a taxa de efusão de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua massa molar. Dessa forma, quanto mais leves as moléculas de gás, maior a velocidade vqm, μ.

21 DIFUSÃO Difusão é o espalhamento de partículas gasosas em meio a partículas de outros gases ou paredes porosas. A Lei de Graham continua valendo para este caso:

22 GASES REAIS: DESVIOS DO COMPORTAMENTO IDEAL
A altas pressões, os gases tendem a se desviar do comportamento ideal, gerando sérios erros quando utilizada a equação dos gases ideais. CAUSAS: A altas pressões, a distância entre as moléculas diminui, aumentando as forças atrativas entre elas. Assim, a força das colisões com o recipiente diminuem, diminuindo a pressão. Nesse caso, a pressão se torna mais baixa em relação ao gás ideal. P.V R.T P (atm)

23 GASES REAIS: DESVIOS DO COMPORTAMENTO IDEAL
A baixas temperaturas, os gases se desviam do comportamento ideal, e esse desvio torna-se cada vez mais significante à medida que se aproximam da temperatura na qual se liquefazem. CAUSAS: Quando a temperatura cai, a velocidade das moléculas diminui, fazendo com que elas tenham uma maior dificuldade em vencer a força atrativa. P.V R.T P (atm)

24 A EQUAÇÃO DE VAN DER WAALS
Van der Waals corrigiu a equação dos gases ideais, elaborando uma nova equação que levasse em conta as forças atrativas e o volume finito delas Com a e b constantes dependentes do gás estudado.