Teoria Cinética dos Gases: Conceitos e Transformações

Teoria Cinética dos Gases

Gases são fluidos que apresentam baixa interação entre suas moléculas. Apresentam a forma e o volume do recipiente que os contém.

Teoria cinética dos gases

A Teoria Cinética dos Gases inicia-se com o conceito de gás ideal ou perfeito. O comportamento dos gases reais aproxima-se, em certas condições, do comportamento dos gases ideais.

Os postulados da teoria cinética dos gases estabelecem que as moléculas do gás ideal ou perfeito:

• 1º) Movem-se desordenadamente (caos molecular) e apresentam velocidades variáveis, cuja média está relacionada com a temperatura do gás.
• 2º) Não exercem ação mútua, isto é, não interagem, exceto durante as colisões.
• 3º) Chocam-se elasticamente entre si e com as paredes do recipiente, não havendo, portanto, perda energética nessas colisões.
• 4º) Apresentam volume próprio total desprezível, em comparação com o volume ocupado pelo gás.

O comportamento dos gases reais se aproxima do previsto para o modelo ideal quando em altas temperaturas e baixas pressões. A pressão exercida pelo gás é resultado do bombardeio que as moléculas, em seu movimento caótico, determinam sobre as paredes do recipiente.

O gás real se comporta de modo aproximado como ideal porque, havendo poucas moléculas em temperatura elevada, a distância média entre as moléculas é muito grande, sendo pequena a intensidade das forças de ação entre elas. A quantidade pequena de moléculas faz com que o volume próprio delas seja desprezível quando comparado com o volume total ocupado pelo gás.

Variáveis de Estado

A temperatura absoluta (T), a pressão (p) e o volume (V) são as denominadas variáveis de estado de um gás ideal. Qualquer equação que englobe as três variáveis constitui uma equação de estado do gás.

As chamadas “Condições Normais de Temperatura e Pressão” (CNTP) correspondem ao estado de um gás, caracterizado por:

• p = 1 atm = 76 cm Hg = 760 mm Hg
• T = 273 K (0ºC)

Transformações Gasosas

Uma “transformação gasosa” é toda alteração provocada em uma quantidade fixa de gás. Suponha um dado gás, encerrado em um recipiente fechado que é tampado por um êmbolo móvel, sendo assim possível a variação do seu volume. Visto que o recipiente é fechado, o número de mols presente nesse gás é constante. Desta forma, através da equação de estado dos gases ideais, podemos observar o seguinte:

pV = nRT ⇒ pV/T = nR = constante

Como queríamos demonstrar, pV/T = constante ⇒ p0V0/T0 = P1V1/T1

Essa equação traduz matematicamente a Lei Geral dos Gases Perfeitos, relacionando os valores das variáveis de estado de dois estados quaisquer de um gás ideal (chamados de estado 0 e estado 1), supondo não haver alteração de massa durante o processo de variação de pressão, volume e temperatura.

Exemplo

(Uerj) Sabe-se que a pressão que um gás exerce sobre um recipiente é decorrente dos choques de suas moléculas contra as paredes do recipiente.

Diminuindo em 50% o volume do recipiente que contém um gás ideal, sem alterar sua temperatura, estabeleça a razão entre a pressão final e a pressão inicial.

Resposta:

Condições iniciais do gás: v0 = v, p0 = p, θ0 = θ

Condições finais do gás:

Bibliografia

Gases Ideais: http://educacao.globo.com/fisica/assunto/termica/gases-ideais-i.html

Robert Boyle