(Parte 6 de 7)

Um gÆs tambØm pode passar de uma condiçªo (estado) para outra variando ao mesmo tempo a pressªo, o volume e a temperatura. Essa transformaçªo obedece ao mesmo tempo as trŒs equaçıes apresentadas, isto Ø:

== Equaçªo Geral dos Gases

Para estudar a variaçªo da pressªo de um gÆs mantido a volume constante utiliza-se um dispositivo contendo uma certa quantidade de gÆs, isolado do ambiente por um tubo flexível em forma de U contendo mercœrio, um termômetro a gÆs a volume constante. Um manômetro indica valores da pressªo.

Quando o gÆs Ø aquecido o seu volume pode ser mantido constante elevando a extremidade do tubo de modo que o ponto N permaneça fixo. A altura h do tubo que contØm mercœrio equilibra a pressªo do gÆs contido no reservatório.

Quando o gÆs Ø resfriado, ao contrÆrio, a extremidade do outro tubo deve ser abaixada. A temperatura do gÆs Ø calculada atravØs da pressªo indicada no manômetro.

A pressªo pode ser variada alterando a altura de mercœrio do ramo direito, mantendo constante a temperatura.

Termômetro a gÆs a volume constante.

Como vimos na leitura anterior Ø possível descobrir a temperatura absoluta de um gÆs medindo-se o seu volume.

Neste tipo de transformaçªo gasosa que ocorre a pressªo constante (isobÆrica) o volume do gÆs Ø diretamente proporcional à sua temperatura absoluta, o que pode ser representado atravØs da relaçªo:

Lei de Charles-Gay Lussac onde os índices 1 e 2 caracterizam a primeira e a segunda condiçªo do gÆs.

No entanto, podemos aquecer ou resfriar um gÆs mantendo constante o seu volume e observando como sua pressªo varia.(Veja no quadro ao lado o funcionamento de um termômetro a gÆs a volume constante)

A pressªo indicada no manômetro aumenta proporcionalmente com a temperatura absoluta do gÆs, o que pode ser representado pela equaçªo:

Transformaçªo isotØrmica.

Transformaçªo isobÆrica.

Transformaçªo isovolumØtrica.

Lei de Charles-Gay Lussac

No estudo dos gases realizado por Boyle foi utilizado um tubo em U fechado em uma extremidade e aberto na outra contendo gÆs e mercœrio. Mantendo a temperatura constante Boyle provocou alteraçıes na pressªo observando como o volume do gÆs variava.

A experiŒncia de Boyle.

Kmol cal 1,986

Kmol

O resultado Ø a constante universal dos gases:

Uma importante propriedade dos gases foi apresentada por Avogrado: "um mol de qualquer gÆs nas condiçıes normais de temperatura e pressªo, ocupa sempre o mesmo

O mol de uma substância Ø sua massa molecular expressa em gramas. Por exemplo:

um mol de gÆs de oxigŒnio (O2 ) = 32g um mol de gÆs hidrogŒnio (H2 ) = 2g um mol de Ægua (H2 O) = 18g

Se aplicarmos a equaçªo geral dos gases a um mol de gÆs, o resultado serÆ sempre o mesmo para qualquer gÆs:

Para n moles de um gÆs:, ou

nRTP.V = nR

Para um mol de um gÆs:R= T mol.K

Teoria cinØtica dos gases.

A pressªo de um gÆs sobre as paredes do recipiente estÆ relacionada com a energia cinØtica mØdia das molØculas e a temperatura absoluta atravØs das seguintes relaçıes:

Equaçªo dos gases perfeitos ou equaçªo de Clapeyron.

mcm E n = nœmero de moles N = nœmero de molØculas V = volume m = massa de cada molØcula v = velocidade das molØculas

N0 = 6,02x1023 molØculas por mol

Transformaçıes tØrmicas massanúmero de moléculas temperatura energia cinética pressãochoque das moléculas com as paredes volume distância média entre as moléculas

Com essas equaçıes relacionamos pressªo e temperatura que sªo grandezas macroscópicas com a energia cinØtica, que Ø uma grandeza microscópica. Portanto, Ø possível estabelecer uma equivalŒncia entre uma grandeza macroscópica e uma grandeza microscópica.

Exemplo:

01) Qual Ø a energia cinØtica mØdia por molØcula à temperatura ambiente?

Resoluçªo: Se: t=20C=273+2=295K

Constante de Boltzman kT 2

3 E mc kT 2

04) Considerando que um motor a diesel esteja funcionando a uma taxa de compressªo de 14:1 e que a temperatura do ar em seu interior atinja o valor de aproximadamente 7000C, calcule o mÆximo valor da pressªo do cilindro antes da injeçªo do diesel, sabendo que a temperatura ambiente Ø de 270C e a pressªo Ø de 1 atmosfera.

OBS: - A pressªo inicial do ar na câmara Ø a do local, 1 atmosfera.

- Use temperaturas Kelvin.

03) Um freezer, regulado para manter a temperatura em seu interior a -190C, foi fechado e ligado quando a temperatura ambiente estava a 270C.

a) Determine a pressªo em seu interior após um certo tempo de funcionamento.

b) Compare esse valor com o da pressªo interna do freezer num ambiente cuja temperatura seja 400C.

- VocŒ pode considerar que o ar no interior do freezer se comporta como um gÆs ideal.

- Como o volume do ar nªo se altera, V1=V2 .

- P1 Ø a pressªo do local , uma atmosfera.

- VocΠdeve usar a temperatura absoluta.

01) Um químico recolhe um gÆs a 180C, cujo volume Ø de 500cm3. Para dimensionar a capacidade do recipiente ele precisa conhecer qual serÆ o volume do gÆs a 00C se a pressªo for mantida constante. Determine o volume do gÆs.

(Parte 6 de 7)

Comentários