transformações gasosas. denominamos de pressão de um gás a colisão de suas moléculas com as...
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Transformações gasosas
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Denominamos de pressão de um gás a
colisão de suas moléculas com as paredes
do recipiente em que ele se encontra
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A pressão de um gás pode ser medida
em:
1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg
centímetros de mercúrio (cmHg)
atmosfera (atm)
milímetros de mercúrio (mmHg)
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É o espaço ocupado pelo gás
1 L = 1000 mL = 1000 cm 3
Nos trabalhos científicos a unidade
usada é a escala absoluta ou
Kelvin (K)
TK = TC + 273
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Todo gás exerce uma PRESSÃO, ocupando
um certo VOLUME à determinada
TEMPERATURA Aos valores da pressão, do
volume e da temperatura
chamamos de
ESTADO DE UM GÁS Assim:
VTP
===
5 L300 K1 atm
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Os valores da pressão, do volume e da
temperatura não são constantes, então,
dizemos que PRESSÃO (P), VOLUME (V) e
TEMPERATURA (T)
São VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS
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Mantemos constante a TEMPERATURA e modificamos a pressão e o volume de uma massa fixa de um gás.
ESTADO 1 ESTADO 2
P1
V1
T1
=
=
=
1 atm
6 L
300 K
P2
V2
T2
=
=
=
2 atm
3 L
300 K
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P1
V1
T1
===
1 atm6 L
300 K
P2
V2
T2
===
2 atm3 L
300 K
P3
V3
T3
===
6 atm1 L
300 K
1 2 3 4 85 76
12
3
4
V (litros)
5
7
6
P (atm)
Pressão e VolumeSão inversamente
proporcionais
P x V = constante
P1.V1 p2.V2 p3.V3 = = = 6 6 6
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Na matemática, quando duas grandezas
são inversamente proporcionais, o produto
entre elas é constante
2PV V=P 211 X X
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Quando a pressão não sofre mudanças, modifica-se o volume e a temperatura
ESTADO 1
ESTADO 2
P1
V1
T1
=
=
=
1 atm
6 L
300 K
P2
V2
T2
=
=
=
1 atm
3 L
150 K
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P1
V1
T1
===
2 atm1 L
100 K
P2
V2
T2
===
2 atm2L
200 K
P3
V3
T3
===
2 atm3 L
300 K
100 200 300 400 800500 700600
1
2
3
4
T (Kelvin)
5
7
6
V (L) Volume e Temperatura Absoluta
São diretamente proporcionais
LEI DE CHARLES E GAY-LUSSAC
VT
= constante
V1/t1= 1/100 P2/T2 = 2/200 P3/T3 =3/300
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Na matemática, quando duas grandezas
são diretamente proporcionais, o
quociente entre elas é constante
V
T=
1
1
V
T
2
2
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Quando o volume não muda, mas a pressão e a temperatura sim
ESTADO 1 ESTADO 2
P1
V1
T1
===
4 atm6 L300 K
P2
V2
T2
===
2 atm6 L150 K
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P1
V1
T1
===
1 atm2 L
100 K
P2
V2
T2
===
2 atm2 L
200 K
P3
V3
T3
===
3 atm2 L
300 K
100 200 300 400 800500 700600
1
2
3
4
T (Kelvin)
5
7
6
P (atm) Pressão e Temperatura Absoluta
São diretamente proporcionais
PT
= constante
P1/T1 = 1/100 p2/T2 = 2/200 p3/t3 = 3/300
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Na matemática, quando duas
grandezas são diretamente
proporcionais, o quociente entre
elas é constante
P
T=
1
1
P
T
2
2
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Existem transformações em que todas as
grandezas (T, P e V) sofrem mudanças nos seus
valores simultaneamente
Combinando-se as três equações vistas
encontraremos uma expressão que relaciona as
variáveis de estado neste tipo de transformação
V
T=
1
1
V
T2
2
P1 P 2 xx
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Uma determinada quantidade de oxigênio está contida num balão de 5L, exercendo pressão de 0,8 amt. Se todo este gás for transferido para um balão de 1,6 L, qual será sua pressão, medida isotermicamente?
Inicial Pi = Vi = Ti =
0,8 atm5 L?
Final Pi = Vi = Ti =
?1,6 L?
Tf
Vfpf
Ti
Vipi ..
6,0.5.8,0 pfatmpf 7,6
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Um gás em um recipiente fechado, munido de um embolo móvel, de volume 5 cm3, 27ºC e 1 atm, sofre uma transformação onde a temperatura permanece constante. Fazendo o volume ser 1/4 do inicial qual será a) temperatura do sistema? b) a pressão final do sistema?
Inicial Pi = Vi = Ti =
1,0 atm5 cm327°C
Final Pi = Vi = Ti =
?1,25 cm3?
Tf
Vfpf
Ti
Vipi ..
25,1.5.0,1 pf
atmpf 4
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Uma amostra de nitrogênio gasoso ocupa um volume de 20 ml a 27ºC e à pressão de 800 mm Hg. Que volume ocuparia a amostra a -173 ºC e 800 mm Hg ?
Inicial Pi = Vi = Ti =
800 mmHg20 ml27°C
Final Pf = Vf = Tf =
800mmHg?-173°C
Tf
Vfpf
Ti
Vipi ..
100300
20 Vf
LVf 3,3
=300 K=100 K
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Dentro de um recipiente de volume variável estão inicialmente 20 litros de gás perfeito à temperatura de 200 K e pressão de 2 atm. Qual será a nova pressão, se a temperatura aumentar para 250 K e o volume for reduzido para 10 litros?
Inicial Pi = Vi = Ti =
2 atm20 L200K
Final Pf = Vf = Tf =
?10 L250 K
Tf
Vfpf
Ti
Vipi ..
250
10.
200
20.2 pf
LVf 5
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Um recipiente contém certa massa de gás ideal, à temperatura de 27 ºC, ocupa um volume de 15 litros. Ao sofrer uma transformação isobárica, o volume ocupado pela massa gasosa passa a ser de 20 litros. Nessas condições, qual foi a variação de temperatura sofrida pelo gás? Inicial
Pi = Vi = Ti =
?15 L27°C
Final Pf = Vf = Tf =
?20L?
Tf
Vfpf
Ti
Vipi ..
Tf
20
300
15
KTf 400
=300 KTiTfT
300400 TKT 100
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Ou Equação de Clapeyron
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GAS LÍQUIDO SÓLIDO
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“Volumes iguais de gases quaisquer, à mesma temperatura e pressão, encerram o mesmo número de moléculas.“
Lei de Avogadro
Sendo n a quantidade em mols de cada gás, podemos concluir:
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Observações
• Um mol de gás• p . V = 0,082• T
• Dois mols de um gás• p . V = 0,082 x 2• T
• Três mols de gás• p . V = 3 x 0,082• T
• n mols de um gás• p . V = n x 0,082• T
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Chegando à equação de Clapeyron• p . V =n. 0,082• T• n = número de mols• R = 0,082• p . V =n. R• T
p . V = n . R . T
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Porém: Um recipiente rígido contém 0,5 mol de gás perfeito à temperatura de 27 0C e pressão de 1,2 atm.
Calcule o volume desse recipiente.n = 0,5 molT = 27°Cp = 1,2 atmV = ?p . V = n . R . T1,2 . V = 0,5.0,082.3001,2 V = 12,5V = 12,5 1,2V 10 L
• Unidades• p . V = n . R . T• p . V = R• n . T• R = p . V• n . T• R = [atm].[L]• [mol].[K]• R = 0,082 atm.L/mol.K
= 300 K
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E: Um recipiente rígido contém 0,5 mol de gás perfeito à temperatura de 27 0C e pressão de 1,2.105
Pa. Calcule o volume desse recipiente.n = 0,5 molT = 27°Cp = 105 PaV = ?p . V = n . R . T1,2.105 . V = 0,5.8,31.3001,2.105 V = 1246,5V 0,01 m3
• Unidades• p . V = n . R . T• p . V = R• n . T• R = p . V• n . T• R = [Pa].[m3]• [mol].[K]• R =8,31 J/mol.K
= 300 K
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Duas situações01) 15 litros de determinada massa gasosa encontram-se a uma pressão de 8 atmosferas e à temperatura de 30 0C. Ao sofrer uma expansão isotérmica, seu volume passa a 20 litros. Qual será a nova pressão?
02) Um recipiente rígido contém 0,5 mol de gás perfeito à temperatura de 27 0C e pressão de 1,2 atm. Calcule o volume desse recipiente.
VT
=1
1
VT
2
2
P1 P2 xx P x V = n x R x T
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Em um experimento de aquecimento de gases, observa-se que um determinado recipiente totalmente fechado resiste a uma pressão interna máxima de 2,4.104 N/ m2. No seu interior, há um gás perfeito com temperatura de 230 K e pressão de 1,5.104N/ m2. Desprezando a dilatação térmica do recipiente, podemos afirmar que a máxima temperatura que o gás pode atingir, sem romper o recipiente, é de a)243 K b) 288 K c) 296 K d) 340 K e) 368 K2 valores de p, V e T
Tf
Vfpf
Ti
Vipi ..
Iníciop = 1,5.104 N/m2
V = ?T = 230 K
Finalp = 1,5.104 N/m2 = V = ?T = ? Tf
44 10.4,2
230
10.5,1
KTf 368