FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA Prof. Dr. Sérgio Henrique Pezzin

ESTUDO DOS GASES Gases apresentam propriedades bem diferentes dos sólidos e dos líquidos: não têm volume próprio, não têm forma própria apresentam grande compressibilidade e expansibilidade a vaporização é acompanhada de um enorme aumento de volume. http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/

GASES IDEAIS Modelo gasoso: a teoria cinética dos gases. As moléculas de um gás estão em contínuo movimento e separadas entre si por grandes espaços vazios em relação ao tamanho delas. As moléculas são completamente livres em seu movimento e as colisões intermoleculares são perfeitamente elásticas. http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/

VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS O estado de um gás é definido pelas grandezas físicas pressão, volume e temperatura. Assim, se conhecemos a pressão (p), o volume (V) e a temperatura (T) em que um gás se encontra num determinado momento, dizemos que seu estado é definido. Se pelo menos uma dessas grandezas variar, o gás já estará em outro estado. Por isso p, V e T são denominadas variáveis (funções) de estado. http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/

VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS Volume (V): expressa o espaço ocupado pelo gás. O volume do gás é medido pelo volume do recipiente que o contém. As unidades usuais de medida são o metro cúbico (m3), o litro (L), igual a 1 dm3, e o mililitro (mL), igual a 1 cm3. http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/

VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS Pressão (p) de um gás: resulta da colisão das moléculas contra as paredes do recipiente. É a força por unidade de superfície (P = F/A) exercida pelas moléculas do gás contra a parede do recipiente onde está contido. Unidade SI: Pascal (Pa), igual a 1 N / m2. Outras unidades: atmosferas (atm), milímetros de mercúrio (mmHg) e torricelli (torr). 1 atm = 760 mmHg = 760 torr » 105 Pa http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/

VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS Temperatura (T) de um gás: é uma medida do seu estado de agitação molecular e da energia associada ao movimento dessas partículas. medida em Kelvin (K) ou graus Celsius (oC). 0 K (zero absoluto) = -273oC http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/

VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS Condições normais de temperatura e pressão (CNTP) T = 0oC ou 273 K – “temperatura normal” p = 1,00 atm ou 760 mmHg – “pressão normal” Quando estas condições são satisfeitas, dizemos que o gás está nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP). http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/

LEI DE BOYLE TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA: Para T constante, o volume ocupado por uma quantidade fixa de um gás é inversamente proporcional à sua pressão. p1V1 = p2V2 ou pV = K

LEIS DE CHARLES E GAY-LUSSAC TRANSFORMAÇÃO ISOCÓRICA (ISOMÉTRICA OU ISOVOLUMÉTRICA): Para V constante, a pressão de uma massa fixa de gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás. p1/T1 = p2/T2 ou p/T = K

LEIS DE CHARLES E GAY-LUSSAC TRANSFORMAÇÃO ISOBÁRICA: Para P constante, o volume de uma massa fixa de gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás. V1/T1 = V2/T2 ou V/T = K A partir destas leis é possível chegar à equação geral dos gases ideais: p1V1/T1 = p2V2/T2

É o volume ocupado por um mol de moléculas de uma substância. VOLUME MOLAR É o volume ocupado por um mol de moléculas de uma substância. Hipótese de Avogadro Volumes iguais de gases diferentes, medidos nas mesmas p e T, têm o mesmo número de moléculas. PARA GASES IDEAIS: 1 mol de moléculas de qualquer substância no estado gasoso ocupa o volume de 22,4 L nas CNTP.

EQUAÇÃO DE ESTADO DO GÁS IDEAL EQUAÇÃO DE CLAPEYRON: pV = nRT n = número de mols R = constante universal dos gases. Esta constante R é a constante K, da equação geral dos gases ideais, no caso particular da quantidade do gás ser igual a 1 mol. Valores de R: 0,082 atm.L.mol-1.K-1 62,3 mmHg.L.mol-1.K-1

GASES REAIS Interações Moleculares PV=nRT funciona perfeitamente com P < 1 atm e T >> Tcond pressão baixa reduz a probabilidade de colisões entre as moléculas alta T aumenta a velocidade das moléculas, ou seja, diminui as interações intermoleculares uma molécula com alta velocidade (elevada Ec), passa por outra molécula sem sofrer desvios consideráveis ou atrações.

Fator de compressibilidade GASES REAIS Fator de compressibilidade Há uma grandeza chamada fator de compressibilidade (z) que podemos expressar por:

GASES REAIS Para gases ideais, Z = 1 sob quaisquer T, V e p. Experimentalmente, Z desvia-se de 1 a p altas e T baixas

GASES REAIS Equação do Virial pVm = RT(1 + B´p + C´p2 + ...) pVm = RT (1+ B/Vm + C/Vm2 + ...) B e C são coeficientes viriais

Tabela: Constantes de van der Waals

Fluído Supercrítico: passa da região de líquido para a região de gás sem atravessar a fronteira que representa a transição de fases, isto é, a mudança ocorre continuamente, sem a identificação de duas fases coexistindo.

Exercícios 1- Um mol de CO2 , a 27,5 C ocupa 137,69 cm3. Se gás obedece a equação de van der Waals, qual é a pressão em Pa. 2- Calcule a pressão exercida por 1,0 mol de H2S, comportando-se como : (a) um gás perfeito, (b) um gás de van der Waals, quando está confinado nas seguintes condições: (i) a 273,15 K em 22,4 L (ii) a 500 K em 150cm3. a= 4,484 atm L2 mol-2 ; b= 4,34x10-2 L.mol-1

GASES REAIS