1) De acordo com a teoria cinético-molecular, como as moléculas estão organizadas na matéria em estado gasoso?
No estado gasoso, as moléculas estão em movimento caótico (aleatório e
desordenado) e possuem pouca interação.
2) Como é o comportamento
térmico dos gases?
Suas moléculas possuem maior
grau de agitação térmica que as moléculas dos líquidos e sólidos de uma mesma
substância, desta forma os gases não apresentam volume definido, pois suas
moléculas não estão ligadas umas as outras.
3) O que ocorre quando um gás entra em contato com sólidos?
Os gases ao se chocarem com superfícies
sólidas fazem pressão e todo volume pertencente a ele fica ocupado.
4) Como é definida a Pressão e que relação ela tem a ver com os gases?
Define-se pressão (P) como sendo a relação entre uma força (F) aplicada
e a área (A) sobre a qual a força atua (P=F/A). Para um gás, a pressão está relacionada
à força exercida sobre as paredes do recipiente com as quais ele se choca
continuamente. Quanto maior a frequência e a intensidade do choque, maior a
pressão por ele exercida.
5) O que ocorre quando
aumenta-se a temperatura de um gás que está confinado num recipiente rígido?
Como a pressão se apresenta na interação entre o gás e a superfície que
o confina (sólido ou líquido), se aumentar a temperatura de um gás confinado
num recipiente, ou seja se aumentar a sua agitação molecular, num mesmo volume,
sua pressão irá aumentar. Por isso, diz-se que a pressão é diretamente
proporcional à temperatura.
6) O que ocorre quando um gás
estiver confinado num recipiente rígido, a uma temperatura constante, for
comprimido por uma válvula de compressão?
Se um gás com temperatura constante, isto é, com a mesma agitação
molecular, e começamos a comprimi-lo, diminuindo seu volume, consequentemente a
pressão vai aumentar, pois o número de moléculas que vão se chocar num espaço
menos será maior. Por isso, diz-se que a pressão é inversamente proporcional ao
volume.
7) O que pode provocar a mudança de estado, compressão ou expansão de um gás?
Um gás sofre transformação de estado quando
se modificam pelo menos duas entre as variáveis: pressão (P), volume (V) e
temperatura (T). Essa transformação ocorre dentro da própria massa gasosa, não
se confundindo com mudança de estado físico.
8) Como se destacam as
transformações gasosas?
Há o processo em que todas as
grandezas variam simultaneamente. Além desse, um gás ideal pode sofrer três
tipos particulares de transformações:
Isobárica → Transformação a
pressão constante;
Isotérmica → Transformação a
temperatura constante;
Isovolumétrica → Transformação
a volume constante, também denominada isocórica.
9) O que são gases ideais ou
perfeitos?
Um sistema com muitas partículas é chamado de gás perfeito ou gás
ideal, quando a distância média entre as
partículas (moléculas) for muito maior do que tamanho de cada uma delas.
Neste caso, admite-se que entre as moléculas não exista qualquer
espécie de interação, a não ser durante as colisões. Isto é, a resultante
das forças intermoleculares é nula, razão pela qual, os gases ocupam todo
volume disponível nos recipientes que os contêm. Para a maioria dos sistemas
com gases submetidos a baixas pressões, isto é, pressões menores que uma
atmosfera, considerá-los como gases ideais é uma boa aproximação. O gás ideal
se move aleatoriamente, portanto suas moléculas se chocam elasticamente,
apresentando volume próprio e não exercendo ações mútuas.
10) Como são descritos os
gases ideais?
Nos gases ideais a relação 
é diretamente proporcional ao número de
moléculas (mols) do gás, isto é:
Onde R é uma constante de proporcionalidade, sendo igual para todos os gases
ideais. R é também chamada de constante universal dos gases perfeitos, ou constante
de Clapeyron. O valor de R, quando a pressão é dada em atmosfera (atm), o
volume é dado em litros (l) e a temperatura em graus Kelvin (K), é:
Quando a pressão é dada em N/m2 (Pascal), o volume é dado em
m3 (metros cúbicos) e a temperatura em graus kelvin (K), seu valor
é:
Note que a expressão da lei dos gases perfeitos pode ser escrita
basicamente de três modos:
Onde a temperatura T deve ser sempre expressa em kelvin (K).
Como a relação é uma constante podemos escrever para dois
estados diferentes do mesmo gás:
estado inicial:
outro estado qualquer:
Aplicando-se a lei geral dos gases perfeitos aos dois estados e
dividindo-se as expressões membro a membro, teremos:
Gases reais comportam-se como gases ideais quando em regimes de baixas pressões e altas temperaturas; grande parte dos gases comporta-se de forma similar aos gases ideais.
11) Um gás ideal,
inicialmente, na temperatura 0 oC é aquecido a volume constante.
Determine a temperatura capaz de triplicar a pressão.
Como a lei de gases perfeitos vale somente se T
está em kelvin, e K = C + 273, então a temperatura de 0 oC
corresponde a 273 K, e aplicando a lei de gases perfeitos temos, com uma
transformação isovolumétrica.
Dados:
V0 = V
p = 3 ∙ p0
T0 = 0 oC = 273 K
T = ?
12) Um gás ideal ocupa um
volume de 20 litros, quando passa a ser submetido a uma pressão de 3 atm, de
modo que sua temperatura permanece constante, enquanto o seu volume é
triplicado. Calcule a pressão final desse gás depois de ter passado por essa
transformação.
Dados:
V0 = 20 litros
p0 = 3 atm
T = T0
V = 3∙V0 = 3 x 20 = 60 litros
Atividades:
1) Julgue cada
uma as afirmativas como verdadeira (V) ou falsa (F):
a) Nos gases, as suas
moléculas não se movimentam, gerando um estado de inércia e ordem. ( )
b) Os gases não apresentam
volume definido porque dificilmente são comprimidos. ( )
c) Pressão é uma grandeza
física que surge em consequência dos choques entre as partículas microscópicas
de um fluido confinado. ( )
d) Podemos aproximar um gás
real de um gás ideal quando a pressão for baixa e a temperatura for alta.
( )
2) Assinale a alternativa que
não corresponde à característica de um gás em geral:
(A) Os gases possuem capacidade de se
expandirem ou de se comprimirem.
(B) Sofrem efeito da ação da pressão e da
temperatura.
(C) Ao se chocarem com superfícies sólidas
fazem pressão.
(D) Quando as partículas de gás estão unidas possuem
volume bem definido, seja em qualquer ambiente que estiverem.
3) Muitas pessoas colocam a panela de pressão debaixo da torneira d’água para que ela esfrie mais rapidamente e possa ser aberta sem risco. Isso porque, quando o gás é resfriado, a agitação molecular diminui até que não seja mais suficiente para levantar a válvula de segurança ou seja:
(A) a pressão é diretamente
proporcional à temperatura, diminuindo a temperatura, diminui a pressão.
(B) a pressão aumenta quando diminui-se
a temperatura, numa relação inversa.
(C) a pressão não se altera quando diminui a temperatura, pois o volume do conteúdo aumenta.
4) O que ocorre na pressão de um gás se deixar ele expandir num ambiente em temperatura constante?
(A) As moléculas irão se agitar de forma
bastante intensa e provocando aumento da pressão do ambiente e do volume do que
a contém.
(B) A pressão vai diminuir, ou seja, as
moléculas vão ter bastante espaço para se mover, e mais raramente vão se chocar
com as paredes da superfície que o contém.
(C) A pressão aumenta, pois a temperatura
constante gera aumento do volume do gás.
(D) A pressão não se altera, somente o
volume provoca expansão de um gás.
5) Em testes com pneus, as
fábricas verificam qual é a variação da pressão que ocorre após uma viagem. No
início de uma dessas viagens, por exemplo, o pneu foi calibrado com uma pressão
de 30 lb/pol2, a uma temperatura de 27oC. Ao final da
viagem, verificou-se que o pneu estava a 57oC, com uma calibragem
mais baixa, porém mantinha o mesmo volume. Ao final que transformação ocorreu
com o ar dentro do pneu?
6) Um freezer foi ligado quando
a temperatura do ar em seu interior era de 27oC, quando sua
temperatura baixou para –23oC, a porta do freezer se tornou difícil
de abrir pois a pressão interna tornou-se significativamente menor que a
pressão externa. Que tipo de transformação gasosa ocorreu neste caso?
7) Um carro-tanque
transportou gás cloro para uma estação de tratamento de água. Sabe-se que o
volume do tanque que continha gás cloro era de 30 m3,
que a temperatura era mantida a 20oC para a pressão
ser de 2 atm e que, na estação de tratamento de água, esse cloro foi
transferido para um reservatório de 50 m3 mantido a
20oC, a uma pressão de 1,2 atm. Ao passar do
carro-tanque para o reservatório, o gás sofreu que tipo de transformação?
8) Ao colocarmos uma garrafa,
com um balão em seu gargalo, em uma panela contendo água quente, veremos que o
balão encherá. Isso significa que, com o aumento da temperatura, houve aumento
do volume ocupado pelas moléculas do gás. No entanto, se colocarmos a garrafa
com o balão em uma panela com água fria, veremos o balão murchar. O ar, que é o
gás analisado, se contrai e ocupa um volume menor com a diminuição da
temperatura. Porém a pressão dentro no balão permanece constante. Que tipo
de transformação gasosa ocorre neste caso?
9) Quais são as variáveis do
estado do gás que são definidas no estudo de um gás ideal?
(A) Pressão, Temperatura e Volume.
(B) Densidade, Massa e Volume.
(C) Temperatura, Calor e Peso.
(D) Peso, Massa e Gravidade.
10) Assinale a alternativa que
não corresponde à característica das partículas de um gás ideal:
(A) São rígidas, não sofrem deformação.
(B)
São puntiformes, têm tamanho desprezível.
(C) As forças de interação entre as
moléculas provocam agitações bastante perturbadoras.
(D) Quando unidas possuem volume bem definido,
seja em qualquer ambiente que estiverem.
Pesquisa Google:
1) A panela de pressão permite
cozinhar os alimentos mais rapidamente. Explique a razão deste cozimento tão
rápido.
2) Quando fritamos pastéis
numa frigideira cheia de óleo quente eles inflamam, formando uma espécie de
bolsa de ar. Explique esse fenômeno.
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