FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA
description
Transcript of FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA
FÍSICO-QUÍMICA
LICENCIATURA EM FÍSICA
Prof. Dr. Sérgio Henrique Pezzin
Gases apresentam propriedades bem diferentes dos sólidos e dos líquidos:
não têm volume próprio, não têm forma própria apresentam grande compressibilidade e
expansibilidade a vaporização é acompanhada de um
enorme aumento de volume.
ESTUDO DOS GASES
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/
Modelo gasoso: a teoria cinética dos gases.
As moléculas de um gás estão em contínuo movimento e separadas entre si por grandes espaços vazios em relação ao tamanho delas.
As moléculas são completamente livres em seu movimento e as colisões intermoleculares são perfeitamente elásticas.
GASES IDEAIS
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/
O estado de um gás é definido pelas grandezas físicas pressão, volume e temperatura.
Assim, se conhecemos a pressão (p), o volume (V) e a temperatura (T) em que um gás se encontra num determinado momento, dizemos que seu estado é definido.
Se pelo menos uma dessas grandezas variar, o gás já estará em outro estado. Por isso p, V e T são denominadas variáveis (funções) de estado.
VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/
Volume (V):
expressa o espaço ocupado pelo gás.
O volume do gás é medido pelo volume do recipiente que o contém.
As unidades usuais de medida são o metro cúbico (m3), o litro (L), igual a 1 dm3, e o mililitro (mL), igual a 1 cm3.
VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/
Pressão (p) de um gás:
resulta da colisão das moléculas contra as paredes do recipiente.
É a força por unidade de superfície (P = F/A) exercida pelas moléculas do gás contra a parede do recipiente onde está contido.
Unidade SI: Pascal (Pa), igual a 1 N / m2. Outras unidades: atmosferas (atm), milímetros de
mercúrio (mmHg) e torricelli (torr).
1 atm = 760 mmHg = 760 torr » 105 Pa
VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/
Temperatura (T) de um gás:
é uma medida do seu estado de agitação molecular e da energia associada ao movimento dessas partículas.
medida em Kelvin (K) ou graus Celsius (oC).
0 K (zero absoluto) = -273oC
VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP)
T = 0oC ou 273 K – “temperatura normal”
p = 1,00 atm ou 760 mmHg – “pressão normal”
Quando estas condições são satisfeitas, dizemos que o gás está nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP).
VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/
TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA:
Para T constante, o volume ocupado por
uma quantidade fixa de um gás é
inversamente proporcional à sua pressão.
p1V1 = p2V2 ou pV = K
LEI DE BOYLE
TRANSFORMAÇÃO ISOCÓRICA (ISOMÉTRICA OU ISOVOLUMÉTRICA):
Para V constante, a pressão de uma
massa fixa de gás é diretamente
proporcional à temperatura absoluta do
gás.
p1/T1 = p2/T2 ou p/T = K
LEIS DE CHARLES E GAY-LUSSAC
TRANSFORMAÇÃO ISOBÁRICA:
Para P constante, o volume de uma massa fixa
de gás é diretamente proporcional à temperatura
absoluta do gás.
V1/T1 = V2/T2 ou V/T = K
A partir destas leis é possível chegar à
equação geral dos gases ideais:
p1V1/T1 = p2V2/T2
LEIS DE CHARLES E GAY-LUSSAC
VOLUME MOLAR
É o volume ocupado por um mol de moléculas de uma substância.
Hipótese de Avogadro Volumes iguais de gases diferentes, medidos nas
mesmas p e T, têm o mesmo número de moléculas.
PARA GASES IDEAIS: 1 mol de moléculas de qualquer substância no
estado gasoso ocupa o volume de 22,4 L nas CNTP.
EQUAÇÃO DE ESTADO DO GÁS IDEAL
EQUAÇÃO DE CLAPEYRON:
pV = nRT
n = número de mols R = constante universal dos gases.
Esta constante R é a constante K, da equação geral dos gases ideais, no caso particular da quantidade do gás ser igual a 1 mol.
Valores de R: 0,082 atm.L.mol-1.K-1 62,3 mmHg.L.mol-1.K-1
GASES REAIS
Interações Moleculares
PV=nRT funciona perfeitamente com P < 1 atm e T >> Tcond
pressão baixa reduz a probabilidade de colisões entre as moléculas
alta T aumenta a velocidade das moléculas, ou seja, diminui as interações intermoleculares
uma molécula com alta velocidade (elevada Ec), passa por outra molécula sem sofrer desvios consideráveis ou atrações.
GASES REAIS
Fator de compressibilidade
Há uma grandeza chamada fator de compressibilidade (z) que podemos expressar por:
GASES REAIS
Para gases ideais, Z = 1 sob quaisquer T, V e p.
Experimentalm
ente, Z desvia-se de 1 a p altas e T baixas
GASES REAIS
Equação do Virial
pVm = RT(1 + B´p + C´p2 + ...)
pVm = RT (1+ B/Vm + C/Vm2 + ...)
B e C são coeficientes viriais
Tabela: Constantes de van der Waals
Fluído Supercrítico: passa da região de líquido para a região de gás sem atravessar a fronteira que representa a transição de fases, isto é, a mudança ocorre continuamente, sem a identificação de duas fases coexistindo.
Exercícios
1- Um mol de CO2 , a 27,5 C ocupa 137,69 cm3. Se gás obedece a equação de van der Waals, qual é a pressão em Pa.
2- Calcule a pressão exercida por 1,0 mol de H2S, comportando-se como : (a) um gás perfeito, (b) um gás de van der Waals, quando está confinado nas seguintes condições: (i) a 273,15 K em 22,4 L (ii) a 500 K em 150cm3.
a= 4,484 atm L2 mol-2 ; b= 4,34x10-2 L.mol-1
GASES REAIS