COMPORTAMENTO TÉRMICO DOS GASES

  1. VARIÁVEIS DE ESTADO

   Todo gás é constituído de partículas (moléculas, átomos ou íons) que estão em contínuo movimento desordenado, por isso ocupa sempre o volume total do recipiente que o contém.

   A pressão que o gás exerce sobre uma superfície é o efeito causado pelos choques das partículas constituintes sobre essa superfície.

   Com o aumento da temperatura, a velocidade média das partículas constituintes do gás aumenta; a pressão aumenta se o recipiente que contém o gás conserva o mesmo volume.

   Sejam P (Pa), V (m³) e T (K), respectivamente, a pressão, o volume e a temperatura absoluta.    As variáveis P, V e T especificam o estado de uma dada massa gasosa; por isso são denominadas variáveis de estado.

2. TRANSFORMAÇÕES DOS GASES

   Uma dada massa sofre uma transformação gasosa quando passa a um novo estado, isto é, quando ocorrem variações nas grandezas P, V e T.

   Há transformações mais simples, onde uma das grandezas é fixa, modificando-se apenas as outras duas.

   Transformação isotérmica é aquela na qual a temperatura do gás é mantida constante.

   Transformação isobárica é aquela na qual a pressão do gás é mantida constante.

   Transformação isométrica ou isocórica é aquela na qual o volume do gás é mantido constante.

 

3. GASES PERFEITOS OU IDEAIS

   São aqueles que (só existem teoricamente) obedecem à risca a equação geral dos gases perfeitos.

   Os gases reais apresentam comportamentos que se aproximam dos ideais quanto mais baixa for a pressão e mais alta sua temperatura.

Observações:

Quando nos referimos a uma dada massa gasosa, nas transformações, isto significa que a equação geral dos gases perfeitos só se aplica para massa constante do gás, no estado inicial e final.

Ao se referir a condições normais de temperatura e pressão, abreviadamente CNTP, a temperatura considerada é 273K e a pressão de 1 atm (10⁵ Pa).

As variáveis de estado são medidas:

T - temperatura medida no termômetro.

V - volume do gás é o volume do recipiente.

P - pressão medida no manômetro.

Lei de Boyle-Mariotte:

Na transformação isotérmica de uma dada massa gasosa, a pressão é inversamente proporcional ao volume.

 

 

  O diagrama anterior P x V denomina-se diagrama de Clapeyron e a isoterma é o conjunto de todos os pontos de mesma temperatura.

   Lei de Charles (1ª Lei de Gay-Lussac):

  Na transformação isobárica de uma dada massa gasosa, o volume é diretamente proporcional à temperatura absoluta.

 

 

   Lei de Charles (2ª Lei de Gay-Lussac):

Na transformação isométrica (isocórica) de uma dada massa gasosa, a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta.

 

 

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   TESTES

 

1. (PUCRS) Um ás ideal sofre uma transformação isobárica. Se a temperatura no gás variou de 7 ºC para 21 ºC , qual é a variação percentual de seu volume?

(A) 1%

(B) 3%

(C) 5%

(D) 7%

(E) 21%

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  2. (PUCRS) Se um gás perfeito, com volume inicial V, tem os valores da pressão e da temperatura absoluta duplicados simultaneamente, o novo volume do gás passará a ser:

(A) V/4

(B) V/2

(C) V

(D) 2V

(E) 4V

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  3. (PUCRS) Um motorista calibrou os pneus do seu carro à temperatura de 27 ºC. Depois de rodar bastante, ao medir novamente a pressão, encontrou um resultado 20% superior ao valor da calibragem inicial. Supondo invariável o volume das câmaras, a temperatura do ar comprimido deve ter atingido:

(A) 305 K

(B) 320 K

(C) 360 K

(D) 300 K

(E) 280 K

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  4. (UFRGS) A figura, abaixo, representa um recipiente cilíndrico com um êmbolo, ambos feitos de material isolante térmico. Não existe atrito entre o êmbolo e as paredes do cilindro. Pendurado ao êmbolo, em equilíbrio, há um corpo suspenso por um fio. No interior do cilindro, há uma amostra de gás ideal ocupando um volume de 5 litros, à temperatura de 300 K e à pressão de 0,6 atm. Em um dado momento o fio é cortado.

 

 

Quando novamente o gás se encontrar em equilíbrio termodinâmico, qual será o seu volume (V), a sua pressão (p) e a sua temperatura (T)?

(A) V > 5 litros, p > 0,6 atm, T = 300 K

(B) V < 5 litros, p > 0,6 atm, T > 300 K

(C) V < 5 litros, p > 0,6 atm, T = 300 K

(D) V < 5 litros, p = 0,6 atm, T = 300 K

(E) V > 5 litros, p < 0,6 atm, T > 300 K

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  5. (UFRGS) O diagrama representa a pressão p em função do volume V de um gás ideal. Analisando o diagrama, em qual do processos o gás NÃO sofreu variação de temperatura?

 

(A) De A para B

(B) De B para C

(C) De C para D

(D) De D para E

(E) De E para A

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6. (UFRGS) Os pontos A, B e C do gráfico pressão P em função do volume V na figura indicam três estados de uma mesma amostra de um gás perfeito.

Unidades arbitrárias de P e V.

Sendo T_A , T_B  e T_C   as temperaturas absolutas correspondentes aos referidos estados, podemos afirmar que

 (A) T_C  > T_B > T_A

(B)  T_C  = T_B = T_A

(C) T_C  < T_B = T_A

(D) T_C  > T_B = T_A

(E) T_C  > T_B = T_A

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7. (UFRGS) A pressão que um gás em uma superfície é devida:

(A) ao choque entre as moléculas.

(B) à força de atração entre as moléculas.

(C) ao choque das moléculas contra a superfície considerada.

(D) à força de repulsão entre as moléculas.

(E) à força com que a superfície atrai as moléculas.

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8. (PUCRS) Um gás ideal de massa constante sofre determinada transformação na qual a sua pressão duplica e o seu volume triplica. A temperatura absoluta do referido gás:

(A) não muda.

(B) duplica.

(C) cai para a metade.

(D) sextuplica.

(E) triplica.

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9. Um balão de aniversário, cheio de hélio, é largado da superfície da Terra, subindo até a altitude de 5.000 m. Durante a subida, podemos afirmar que:

(A) o volume da bola diminui.

(B) a temperatura da bola aumenta.

(C) a pressão do gás no interior da bola aumenta.

(D) o volume da bola aumenta.

(E) o volume da bola permanece constante.