{"id":31694,"date":"2016-05-19T18:49:09","date_gmt":"2016-05-19T18:49:09","guid":{"rendered":"http:\/\/cms.portalsaofrancisco.com.br\/?p=31694"},"modified":"2017-06-02T13:21:16","modified_gmt":"2017-06-02T15:21:16","slug":"teoria-cinetica-dos-gases","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/ciencias-da-natureza\/quimica\/teoria-cinetica-dos-gases","title":{"rendered":"Teoria Cin\u00e9tica dos Gases"},"content":{"rendered":"

A mat\u00e9ria tamb\u00e9m se constitui no estado gasoso. Os gases presos pela gravidade da superf\u00edcie da Terra comp\u00f5em \u00e0 atmosfera, essa camada de gases desempenha fun\u00e7\u00f5es primordiais na manuten\u00e7\u00e3o da vida terrestre, protege-nos da radia\u00e7\u00e3o solar de alta energia e disp\u00f5e de subst\u00e2ncias vitais como o oxig\u00eanio, g\u00e1s carb\u00f4nico, nitrog\u00eanio e \u00e1gua. Os materiais s\u00f3lidos e fluidos l\u00edquidos s\u00e3o f\u00e1ceis de percebe-los e manuse\u00e1-los, mas com os gases n\u00e3o \u00e9 t\u00e3o simples.<\/p>\n

O exemplo mais simples \u00e9 o da seringa sem agulha, ao tamparmos a ponta da seringa e tentarmos mover o \u00eambolo notaremos uma resist\u00eancia e o \u00eambolo se mover\u00e1 muito pouco. Dentro da seringa h\u00e1 uma quantidade de ar, que \u00e9 uma mistura de gases exercendo uma determinada press\u00e3o. Essa \u00e9 uma propriedade interessante no estudo dos gases. Os gases se encontram no estado mais simples da mat\u00e9ria, suas propriedades e for\u00e7as de liga\u00e7\u00e3o s\u00e3o relativamente simples de se compreender e s\u00e3o importantes conceitos para o estudo de termodin\u00e2mica, equil\u00edbrio e velocidades de rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica.<\/p>\n

Retomaremos alguns conceitos:<\/strong><\/p>\n

Os gases s\u00e3o compress\u00edveis, isso significa que podem ocupar volumes muito menores que o original, por exemplo, quando utilizamos uma bomba de encher pneu de bicicleta, confinamos uma determinada quantidade de ar no volume do pneu. Essa propriedade de reduzir o volume de amostra de um g\u00e1s denomina-se compress\u00e3o<\/strong>.<\/p>\n

No estado gasoso \u00e0s for\u00e7as intermoleculares s\u00e3o fracas, as mol\u00e9culas est\u00e3o muito afastadas umas das outras e se deslocam em altas velocidades ou, o que chamamos de movimento ca\u00f3tico<\/em>.<\/p>\n

Desse modo, as intera\u00e7\u00f5es entre as mol\u00e9culas no estado gasoso e o espa\u00e7o livre entre elas, nos sugere que os gases apresentam grande capacidade de expans\u00e3o, \u00e0s mol\u00e9culas se movem rapidamente ocupando grandes varia\u00e7\u00f5es de volume. A press\u00e3o<\/strong> que um g\u00e1s exerce sobre a parede de um determinado recipiente \u00e9 resultante desse movimento e das altas velocidades que promovem colis\u00f5es entre as mol\u00e9culas com a superf\u00edcie do recipiente.<\/p>\n

Por defini\u00e7\u00e3o, temos: A press\u00e3o de um g\u00e1s \u00e9 a for\u00e7a exercida por ele em uma determinada \u00e1rea onde se aplica essa for\u00e7a, a press\u00e3o surge do impacto entre as mol\u00e9culas.<\/p>\n

\"Teoria<\/p>\n

Assim:<\/p>\n

\"Teoria<\/p>\n

Onde:<\/p>\n

F \u00e9 a for\u00e7a;
\nA \u00e9 a \u00e1rea<\/p>\n

A unidade no SI \u00e9 o Pa (pascal).<\/p>\n

A press\u00e3o atmosf\u00e9rica pode ser medida por um bar\u00f4metro, esse instrumento foi inventado no s\u00e9culo XVII, por Evangelista Torricelli, aluno de Galileo. A medi\u00e7\u00e3o \u00e9 estabelecida pela rela\u00e7\u00e3o da altura da coluna de merc\u00fario (h) e pela press\u00e3o (P) que a atmosfera exerce sobre o sistema.<\/p>\n

\"Experimento
\nExperimento de Torricelli\u00a0<\/strong><\/p>\n

O merc\u00fario \u00e9 um metal que em temperatura ambiente se encontra no estado l\u00edquido e de alta densidade. A coluna de merc\u00fario sobre base cai at\u00e9 que a press\u00e3o que ela exerce sobre a base se iguale com a press\u00e3o exercida pela atmosfera.\u00a0 O experimento demostrou que a P \u00e9 diretamente proporcional \u00e0 altura da coluna.<\/p>\n

Nessas condi\u00e7\u00f5es, estabeleceu-se que 1 atm corresponde a 76cm Hg. De modo que:<\/p>\n

1 atm = 76cm Hg = 760mmHg
\n1 mmHg = 1 torr<\/p>\n

\u00c9 comum encontrarmos essas varia\u00e7\u00f5es para representar as unidades de press\u00e3o.<\/p>\n

Resumo de Unidades<\/strong><\/p>\n

\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Unidade no SI: Pa \u2013 Pascal<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
1 Pa = 1 kg.m-1.s-2 = 1 N.m\u00b2<\/td>\n<\/tr>\n
Unidades Convencionais <\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
1 bar = 105 Pa = 100kPa<\/td>\n<\/tr>\n
1 atm = 1,01325×105 Pa = 101,325 kPa<\/td>\n<\/tr>\n
1 atm = 760 Torr<\/td>\n<\/tr>\n
1 Torr = 1mmHg = 133,322 Pa<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

O Modelo Cin\u00e9tico dos Gases <\/strong><\/h2>\n

– Leis dos Gases:\u00a0<\/strong>Experimenta\u00e7\u00f5es realizadas atrav\u00e9s do estudo dos gases permitiram que alguns pesquisadores elaborassem leis que \u201cregem\u201d o comportamento dos gases, dentre elas:<\/p>\n

A Lei de Boyle <\/em><\/p>\n

O volume ocupado por uma quantidade fixa de g\u00e1s \u00e9 inversamente proporcional a press\u00e3o a uma temperatura constante.<\/p>\n

\"Teoria<\/p>\n

As transforma\u00e7\u00f5es que ocorrem em temperatura constante<\/strong> chamamos de varia\u00e7\u00e3o isot\u00e9rmica<\/em> ou transforma\u00e7\u00e3o isot\u00e9rmica<\/em>. A isoterma do gr\u00e1fico que representa esse comportamento \u00e9:<\/p>\n

\"Teoria<\/p>\n

As vari\u00e1veis no sistema s\u00e3o P e V e a temperatura \u00e9 mantida constante. Quando a press\u00e3o de uma amostra de g\u00e1s aumenta o volume diminui, conforme o esquema a seguir:<\/p>\n

\"Teoria<\/p>\n

Podemos definir a express\u00e3o alg\u00e9brica da seguinte forma:<\/p>\n

Se<\/p>\n

PV = constante e a T1 = T2<\/p>\n

logo:<\/p>\n

P1<\/sub>V1 <\/sub>= P2<\/sub>V2<\/sub><\/p>\n

A Lei de Charles<\/em><\/p>\n

O volume ocupado por uma quantidade fixa de g\u00e1s \u00e9 diretamente proporcional temperatura absoluta. A press\u00e3o \u00e9 constante durante todo o processo.<\/p>\n

\"Lei<\/p>\n

As transforma\u00e7\u00f5es que ocorrem a press\u00e3o constante<\/strong> chamamos de transforma\u00e7\u00e3o isob\u00e1rica<\/em>. O gr\u00e1fico que representa esse comportamento \u00e9:<\/p>\n

\"Teoria
\nPerceba que o comportamento do gr\u00e1fico VxT \u00e9 uma reta.<\/strong><\/p>\n

Quando a temperatura aumenta percebemos que haver\u00e1 uma varia\u00e7\u00e3o no volume. Se a for\u00e7a exercida sobre o pist\u00e3o, por exemplo, for mantida constante, o volume aumenta conforme a temperatura aumenta, chamamos isso de expans\u00e3o isob\u00e1rica. Quando a temperatura diminui nessas condi\u00e7\u00f5es o volume tamb\u00e9m diminuir\u00e1, chamamos esse efeito de contra\u00e7\u00e3o isob\u00e1rica, conforme o esquema a seguir:<\/p>\n

\"Teoria<\/p>\n

A express\u00e3o alg\u00e9brica pode ser definida por:<\/p>\n

P = constante;
\nV = constante x T \u2192 V\/T\u00a0 = constante.<\/p>\n

Logo: V1\/T1 = V2\/T2<\/p>\n

Essa lei tamb\u00e9m \u00e9 encontrada em artigos e em livros como a Lei de Gay-Lussac, mas tratamos como lei de Charles por ter ficado mais conhecida por esse autor. Ambos os pesquisadores estudaram o comportamento do volume em rela\u00e7\u00e3o a temperatura para uma massa fixa de um g\u00e1s.<\/p>\n

A Lei de Gay-Lussac<\/em><\/p>\n

A press\u00e3o de uma quantidade fixa de g\u00e1s \u00e9 diretamente proporcional a temperatura absoluta quando o volume do sistema for mantido constante.<\/p>\n

P\/T = constante.<\/p>\n

As transforma\u00e7\u00f5es que ocorrem em um volume constante<\/strong> chamamos de transforma\u00e7\u00e3o isoc\u00f3rica <\/em>ou isovolum\u00e9trica<\/em>. O gr\u00e1fico que representa esse comportamento \u00e9:<\/p>\n

\"Teoria<\/p>\n

Mantido um volume constante, a press\u00e3o de g\u00e1s aumenta com o aumento da temperatura.<\/p>\n

A express\u00e3o alg\u00e9brica pode ser escrita da seguinte forma:<\/p>\n

\"Teoria<\/p>\n

As leis dos gases contribu\u00edram para desenvolvimento de um modelo quantitativo que descreve o comportamento dos gases ideais <\/strong>e para o desenvolvimento do modelo cin\u00e9tico dos gases<\/strong>.<\/p>\n

Lei dos Gases Ideais<\/em><\/p>\n

Obedece a seguinte express\u00e3o:<\/p>\n

\"Teoria<\/p>\n

Onde:<\/p>\n

R \u00e9 uma constante de valor: R = 8,314 J.K-1<\/sup>.mol-1;
\n<\/sup>n \u00e9 o n\u00famero de mols;
\nT \u00e9 a temperatura absoluta em Kelvin (K);
\nP \u00e9 a press\u00e3o em pascal (Pa);
\nV \u00e9 o volume em metros c\u00fabicos (m3<\/sup>) e proporcional a n.<\/p>\n

Os estudos dirigidos tratam de um g\u00e1s ideal, ou seja, hipot\u00e9tico e nas condi\u00e7\u00f5es previs\u00edveis e ideais. A lei dos gases ideias \u00e9 uma equa\u00e7\u00e3o de estado, descreve a rela\u00e7\u00e3o de uma determinada quantidade de g\u00e1s e suas mudan\u00e7as com a press\u00e3o, temperatura e com o volume.<\/p>\n

O modelo cin\u00e9tico dos gases<\/strong> constitui um modelo quantitativo que descreve o comportamento dos gases e baseia-se nos seguintes postulados:<\/p>\n

1)<\/strong> Um g\u00e1s \u00e9 um conjunto de mol\u00e9culas em movimento aleat\u00f3rio e cont\u00ednuo. O volume das mol\u00e9culas que constituem o g\u00e1s \u00e9 desprez\u00edvel em rela\u00e7\u00e3o ao volume ocupado pelo mesmo.<\/p>\n

2)<\/strong> A press\u00e3o que um g\u00e1s exerce \u00e9 resultado das colis\u00f5es das mol\u00e9culas que o comp\u00f5econtra as paredes do recipiente. Isso acontece devido ao movimento retil\u00edneo e aleat\u00f3rio dos gases que proporciona colis\u00f5es instant\u00e2neas durante a trajet\u00f3ria das mol\u00e9culas.<\/p>\n

3)<\/strong> Em um g\u00e1s as mol\u00e9culas est\u00e3o afastadas umas das outras de modo que n\u00e3o exercem influ\u00eancias entre si, exceto quando h\u00e1 colis\u00f5es entre elas.<\/p>\n

4)<\/strong> Nas colis\u00f5es entre as mol\u00e9culas a energia cin\u00e9tica total antes e depois de colidirem \u00e9 a mesma. Como nem todas as mol\u00e9culas apresentam a mesma energia cin\u00e9tica, toma-se a energia cin\u00e9tica m\u00e9dia, portanto, a energia cin\u00e9tica m\u00e9dia \u00e9 proporcional \u00e0 temperatura absoluta, conforme aumenta a temperatura, a energia cin\u00e9tica aumenta. Desse modo diz-se que para dois gases diferentes na mesma temperatura a energia cin\u00e9tica m\u00e9dia entre as mol\u00e9culas \u00e9 a mesma.<\/p>\n

A express\u00e3o alg\u00e9brica da Energia Cin\u00e9tica m\u00e9dia pode ser considerada em rela\u00e7\u00e3o a lei geral dos gases e estabelecida por:<\/p>\n

\"Teoria<\/p>\n

Em resumo o modelo cin\u00e9tico dos gases permite estabelecer uma rela\u00e7\u00e3o quantitativa entre a press\u00e3o e as velocidades das mol\u00e9culas. Tamb\u00e9m nos informa que n\u00e3o h\u00e1 for\u00e7as de atra\u00e7\u00e3o e repuls\u00e3o entre as mol\u00e9culas at\u00e9 o momento das colis\u00f5es. Descreve que um g\u00e1s quando aquecido as mol\u00e9culas que o constitui recebem energia movendo-se mais rapidamente e se chocam com as paredes do recipiente do sistema que se encontram. A press\u00e3o \u00e9 resultante da for\u00e7a de colis\u00f5es das mol\u00e9culas num movimento em linha reta e aleat\u00f3rio sobre as paredes do recipiente, como ilustrado na imagem a seguir:<\/p>\n

\"Teoria<\/p>\n

Exerc\u00edcios Resolvidos<\/h2>\n

1) Um g\u00e1s de massa x, nas condi\u00e7\u00f5es ideais, tem seu volume reduzido \u00e0 metade. Dentre as afirma\u00e7\u00f5es a seguir, julgue como verdadeiras e falsas, justi\u00e7ando-as.<\/p>\n

No processo descrito:<\/p>\n

I. A energia cin\u00e9tica m\u00e9dia sempre aumenta.<\/p>\n

II. A energia cin\u00e9tica m\u00e9dia pode permanecer constante.<\/p>\n

III. A energia cin\u00e9tica m\u00e9dia das mol\u00e9culas sempre diminui.<\/p>\n

IV.\u00a0A energia cin\u00e9tica m\u00e9dia das mol\u00e9culas pode aumentar, ficar constante ou diminuir.<\/p>\n

Resolu\u00e7\u00e3o:<\/p>\n

I. Falsa. N\u00e3o h\u00e1 informa\u00e7\u00f5es sobre a temperatura.<\/p>\n

II. Verdadeira. \u00c9 necess\u00e1rio manter a temperatura constante.<\/p>\n

III. Falsa. N\u00e3o h\u00e1 informa\u00e7\u00f5es sobre a temperatura.<\/p>\n

IV.\u00a0Verdadeira se considerar o que ocorre com a temperatura.<\/p>\n

2) O diagrama demonstra as transforma\u00e7\u00f5es que um g\u00e1s, nas condi\u00e7\u00f5es ideais, \u00e9 submetido, de 3 \u2192\u00a01 , 1 \u2192\u00a02 e 2 \u2192\u00a03. P indica a press\u00e3o e V o volume. Observe atentamente o diagrama e descreva as informa\u00e7\u00f5es que possam estar contidas nele.<\/p>\n

\"teoria-cinetica-dos-gases-15\"<\/p>\n

Resolu\u00e7\u00e3o:<\/p>\n

Notamos que na transforma\u00e7\u00e3o de 3 para 1 o volume aumenta, portanto, o g\u00e1s sofre expans\u00e3o. Na transforma\u00e7\u00e3o 1 para 2 o g\u00e1s sofre uma contra\u00e7\u00e3o, o volume \u00e9 reduzido. Na transforma\u00e7\u00e3o de 2 para 3 a press\u00e3o aumenta o volume \u00e9 mantido constante.<\/p>\n

Bons estudos!<\/em><\/p>\n

David Pancieri Peripato<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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