Físico Quìmica Gases

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A maior parte das propriedades da matéria pode ser dividida em duas classes extensivas e intensivas. A extensivas e propriedade cujos valores são diretamente proporcionais a quantidade de material presente no sistema, e a intensiva aquelas que não dependem da quantidade de material. Propriedades extensivas incluem massa, área, volume, energia e carga elétrica. A temperatura e densidade são propriedades intensivas, assim como a pressão e o potencial elétrico. As propriedades intensivas são normalmente definidas como a razão entre duas propriedades extensivas.

Pressão = força Densidade = massa

Área volume

2.DEFINIÇÕES BÁSICAS

Temperatura

A temperatura e uma propriedade muito importante em varias ramos da ciência e, não surpreendentemente, pode ser definida de diferentes maneiras. A experiência diária nos diz que a temperatura e uma medida de quão frio ou quente se encontra um objeto, mas para nossos propósitos precisamos de uma definição operacional. Considere o seguinte sistema composto de um recipiente com o gás A. As paredes do recipiente são flexíveis de forma que seu volume pode expandir e contrair. Esse e um sistema fechado que permite que calor flua para dentro em para fora do sistema, mas não a massa. A pressão inicial (P) e o volume (V) são PA e VA. Agora, colocado em contato com um recipiente similar do gás B a uma pressão PB e volume VB. Ocorrerá troca de calor ate que o equilíbrio térmico seja atingido. No equilíbrio, as pressões e os volumes de A e B terão mudado para PIA, VIA e PIB, VIB. É possível remover o recipiente A temporariamente, reajustar sua pressão e volume para PIIA e VIIA e ainda ter A em equilíbrio térmico com B a pressão PIB e volume VIB. De fato, pode ser obtido um conjunto infinito desses valores (PIA, VIA), (PIIA, VIIA), (PIIIA, VIIIA), que vão satisfazer as condições de equilíbrio.

Para que esteja em equilíbrio térmico com B, todos esses estados de A devem ter o mesmo valor da variável que chamamos temperatura. Disso segue que, se dois sistemas estão em equilíbrio térmico com um terceiro sistema, eles devem também estar em equilíbrio térmico entre si. Essa afirmação e geralmente conhecida como a lei zero da termodinâmica.

Pressão

A pressão e definida como a força dividida pela a área em relação a força aplicada, é são diretamente proporcionais portanto quanto maior for a força aplicada sobre a área maior será a pressão exercida na parede do sistema, a origem desta força exercida por um gás e a sequencia de colisões das moléculas com a parede do recipiente estas colisões são tantas que exercem uma força efetivamente constante que se comporta como uma pressão constante.

Volume

O volume de um gás e exatamente o volume que ele vá ocupar, pois estando em forma gasosa, os gases são formados por partículas de átomos e moléculas que se deslocam com uma grande velocidade independentemente da direção e do sentido se chocando com a parede do recipiente e umas com as outras, devido a continuidade destes movimentos as partículas dos gases não ficam fixas no solo do recipiente por causa da ação da gravidade e logo o volume .

O volume de um gás esta diretamente proporcional a temperatura, pois se aumentamos a temperatura o numero de coleções das moléculas tende a aumentar fazendo com que o gás expanda logo seu volume será maior.

3.LEI DE BOYLE

Em um estudo 1662 sobre o comportamento físico dos gases, o químico inglês Robert Boyle (1627-1691) descobriu que o volume (V) de determinada quantidade de gás, a uma temperatura constante, e inversamente proporcional a pressão (P).

PV = constante

É conhecida lei de Boyle. De P em razão de V a uma temperatura constante resulta em uma hipérbole, que e a isoterma. A lei de Boyle e utilizada para prever a pressão de um gás quando seu volume e variando e vice-versa. Tomando-se os valores iniciais da pressão e do volume como P1 e V1 e os correspondentes valores finais como P2 e V2, temos P1 V1 = P2 V2 (n e temperatura constantes) em que n e o numero de mols do gás presente.

4.LEI DE CHARLES E DE GAY-LUSSAC

A lei de Boyle requer que a quantidade de gás e a temperatura do sistema permaneçam constantes. Suponhamos, entretanto, que a temperatura varie. Como uma variação na temperatura afeta o volume e a pressão do gás. Primeiro verifique o efeito da temperatura sobre o volume do gás. Os primeiros a investigar essa relação foram os físicos franceses Jacques Alexandre Charles (1746-1823) e Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850). Seus estudos mostraram que, a uma pressão constante, o volume de uma amostra de gás expande quando aquecida e contrai quando esfriada. As relações quantitativas envolvidas nas variações da temperatura e do volume do gás mostraram-se notavelmente consistentes.

Em 1848, o matemático e físico escocês William thomson ( Lord Kelvin, 1824-1907) compreendeu o significado desse fenômeno. Identificou a temperatura - 273,15 0C como zero absoluto, que teoricamente e a temperatura mais baixa que escala de temperatura kelvin, com o zero absoluto como ponto inicial. Nessa escala, um kelvin (K) e igual em valor a um Celsius. A única diferença entre a escala de temperatura absoluta e a escala Celsius e a posição do zero, que esta deslocada. A relação entre as duas escalas e T / K= t / 0C + 273,15.

Os pontos correspondentes importantes nas duas escalas são os seguintes.

Escala Kelvin Escala Celsius

Zero absoluto 0 K - 273,15 0C

Ponto de congelamento da água 273,15 K 0 0C

Ponto de ebulição da água 373,15 K 100 0C

Na maior parte dos casos, usaremos 273 em vez de 273,15 para relacionar as duas escalas. Por convenção, usamos T para denotar a temperatura absoluta (kelvin) e t para indicar a temperatura na escala Celsius. O zero absoluto de temperatura tem um significado teórico importante, temperaturas absolutas devem ser utilizadas em problemas sobre as leis dos gases e em cálculos termodinâmicos.

A uma pressão constante, o volume de determinada quantidade de gás e diretamente proporcional á temperatura absoluta;

V