As Variáveis De Estado De Um Gás 2u6a35

AS VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS As variáveis de estado do gás consistem nos valores de seu volume V, pressão p, e temperatura T. O estado normal de um gás é caracterizado pela temperatura T de 273 K e pressão p de 1 atm e por isso são chamadas de temperatura normal e pressão normal. TRANSFORMAÇÕES GASOSAS As transformações gasosas ocorrem quando, pelo menos, duas das variáveis do gás se modificam. Quando o volume do gás permanece constante, diz-se que a transformação é isocórica; quando a pressão permanece constante, a transformação é isobárica e quando a temperatura permanece constante, a transformação do gás é isotérmica. PROPRIEDADES DOS GASES O estado gasoso tem diferenças marcantes em relação aos outros estados. 

A dilatação ou contração de um gás com a temperatura é muito maior em relação aos outros estados. Um aumento na temperatura provoca uma grande variação no volume (se o recipiente permitir, ou aumento na pressão sobre ele)

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Os gases podem ser facilmente comprimidos em seu volume sob uma pressão externa. Neste caso também há um aumento na temperatura do gás

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Os gases fluem com grande facilidade através de uma agem ou orifício. Um balão de borracha "murcha" com o tempo devido a furos microscópicos em seu material; se o enchermos de água não perceberemos este fato, apesar da água ser fluido também.

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Os gases difundem-se (misturam-se) rapidamente. O perfume de um frasco aberto espalha-se rapidamente por todo o ambiente.

COMPRESSÃO Nas substâncias gasosas podemos comprimir bastante o volume do material pois "existe um grande, enorme, imenso espaço vazio entre as moléculas" (Teoria Cinética). As moléculas podem se aproximar muito, o que diminui o volume.

Quando um gás é comprimido, a " falta de espaço" não permite grandes movimentos nas moléculas. Como conseqüência, o calor responsável pelo seu movimento deve "sair". é por este motivo que há aquecimento quando comprimimos um gás (como o ar em uma bomba de encher pneu de bicicleta): sentimos "na pele" o calor que sai das moléculas. EXPANSÃO Os gases podem expandir facilmente seu volume. Isso ocorre quando há uma diminuição da pressão em sua superfície, pois "em seu movimento, as moléculas chocam-se umas contra as outras e contra as paredes do recipiente que as contém "(Teoria Cinética). Quando um gás é colocado num recipiente, o movimento de suas moléculas o leva a ocupar todo o volume que lhe foi oferecido. Quanto maior o volume, menor a quantidade de choques e menor a pressão DIFUSÃO Quando um gás é liberado num ambiente onde já exista um outro gás, a sua expansão vai ocorrer pois os espaços entre as moléculas são muito grandes. Então os gases se difundem (misturam-se) com muita facilidade. Numa mistura cada um dos gases apresenta uma "pressão parcial", ou seja, a pressão que ele teria se estivesse sozinho no recipiente. A soma das pressões parciais será igual a pressão total dos recipiente. EFUSÃO Efusão é a capacidade que um gás possui em fluir através de um orifício (ou de uma parede porosa). Tanto a difusão como a efusão ocorrem com uma velocidade que depende da densidade dos gases (moléculas maiores terrão maior "dificuldade" no seu movimento)

INFLUÊNCIA DA PRESSÃO NAS TEMPERATURAS DE MUDANÇA DE FASE

A temperatura de ebulição da água não é a mesma em todos os lugares. Ela depende da pressão a que a água está submetida. Por exemplo: em Recife - PE, onde a pressão atmosférica vale 1 atm, a água ferve a 100 ºC; já no alto do Himalaia, onde a pressão é da ordem de 0,35 atm, ela ferve a 72 ºC. A influência da pressão sobre as temperaturas de mudança de estado está relacionada com as alterações de volume que sempre ocorrem durante o processo. Por exemplo, quando a água vaporiza sob a pressão de 1 atm, ela a a ocupar um volume aproximadamente 1700 vezes maior do que ocupava no estado líquido! Para determinar como se dá essa influência, raciocine com a seguinte regra geral: O aumento da pressão atua “contra” o aumento de volume; logo: · Toda mudança de fase na qual o volume aumenta será “dificultada” por um aumento de pressão. · Toda mudança de fase na qual o volume diminui será “facilitada” por um aumento de pressão. Aplicando a regra acima para a ebulição, vejamos o que ocorre: nessa transição sempre ocorre um aumento de volume; logo, uma pressão mais elevada fará com que a ebulição se torne mais “difícil” e, portanto, a ebulição ocorrerá numa temperatura maior. Na tabela abaixo, mostramos as temperaturas de ebulição da água para alguns valores da pressão a que está submetida.

Temperatura Pressão (atm) (ºC) 0

0.0060

20

0.023

40

0.073

60

0.20

80

0.47

100

1.0

120

2.0

140

3.6

No decorrer das aulas foram realizadas 3 atividades referentes a ebulição da água.

Na primeira além de se observar a mudança de estado de líquido para gasoso, também pudemos ver como um gás se expande. Colocamos água em um tubo de ensaio, este que estava fechado com um balão de borracha, com uma lamparina a fervemos a água, quando a água começou a ferver foi observado que o balão começou a encher-se. Isso ocorreu, pois o vapor de água se expandiu para dentro do balão e como o vapor se encontrava com uma pressão menor que a atmosférica, o balão encheu. Quando cessada a fonte quente a água esfriou e o balão murchou, devido ao resfriamento do gás que ali se encontrava. O conjunto, portanto, retornou ao estado inicial. Na segunda atividade fervemos água e colocamos um pouco da mesma em uma seringa. Logo após, trancamos a ponta e puxamos o êmbolo. Observamos que a água tornou a ferver, isso ocorreu por causa da diminuição da pressão no interior da seringa o que fez com que o ponto de ebulição diminuísse. Isso explica como no alto do monte Everest a água entra em ebulição a 72ºC, a pressão nesse ponto é menor que 1atm (quando a água ferve a 100ºC), a pressão diminui com a altitude. Visto isso podemos dizer a pressões baixas podemos fazer com que a água ferva a uma temperatura muito menor do que os 100ºC, um caso como visto na tabela acima é que a uma pressão de 0.0060 atm conseguimos fazer a água ferver a 0ºC. O ponto de ebulição, portanto diminui com a diminuição da pressão e aumenta se a pressão aumentar, como é o caso de uma a de pressão, onde a pressão interior pode alcançar 2 atm fazendo com que a água ferva a 120ºC. Na terceira atividade observamos que um gás ao se condensar sofre uma diminuição na pressão fazendo a água ferver novamente. Para isso colocamos um pouco de água em um balão de vidro, fervemos a água, tampamos com uma rolha de borracha, viramos o balão e colocamos um pano gelado ( para ter um melhor efeito foi utilizado gelo para esfriar o pano) em sua superfície externa. Observamos que a água tornou a ferver. Essa diminuição da pressão ocorreu da seguinte forma: havia gás no interior do balão esse gás estava em equilíbrio com o sistema e há uma pressão menor que a água líquida, ao colocarmos o pano gelado de encontro a parede do balão, ocorreu a condensação desse gás e uma diminuição brusca da pressão (devido ao resfriamento do gás) como a pressão diminui, diminuiu também o ponto de ebulição e a água ferveu novamente.