Teoria

Opa! Seja bem vindo ao Responde Aí, bora bater um papo sobre a Equação dos Gases Ideais?!

O que são Gases Ideais?

Um gás ideal nada mais é do que um modelo idealizado para descrever o comportamento de um gás! Nos gases ideais, consideramos o seguinte:

  • As partículas que o compõem se movem aleatoriamente por todo o recipiente;
  • As partículas colidem com as paredes e entre si elasticamente;
  • As partículas não interagem (forças químicas, elétricas ou magnética) umas com as outras.

O conceito do gás ideal é interessante porque ele pode ser representado por uma equação de estado bem simples, que relaciona três propriedades: a pressão, o volume específico molar e a temperatura. Bora dar uma conferida?! 😁

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Equação de Clapeyron

As propriedades de um gás ideal estão relacionadas pela seguinte fórmula, denominada Equação de Clapeyron também chamada de Equação dos Gases Ideais:

Onde:

  • é a pressão;
  • é o volume ocupado pelo gás;
  • é o número de moléculas de gás (em mols);
  • é a constante universal dos gases ideais;
  • é a temperatura.

Unidades da Equação dos Gases Ideais

Talvez você tenha olhado pra equação dos gases ideias e pensado “beleza, mas eu uso a pressão em , ou . E o volume? É em ou em ?…”. E a resposta pra isso é:

Depende de que unidade você quer na resposta e qual constante universal dos gases ideais que você vai usar! Se liga só:

Constante dos gases ideais
Constante dos gases ideais

-Ué, tem várias? 😖

Não, é uma só! 🤣🤣🤣 Elas só estão em unidades diferentes! Essas duas primeiras são as mais utilizadas, no dia a dia você vai acabar decorando e tanto usar! 😁

Volume ocupado por um mol de gás ideal na CNTP

O volume ocupado por um mol de qualquer gás na CNTP (condições normais de temperatura e pressão) é igual a . Para te provar isso eu vou usar a Equação de Clapeyron, isolando o volume:

Na CNTP tempos a temperatura igual a zero graus Celsius, ou seja e pressão igual a . Substituindo os dados temos:

Exatamente como eu te falei. Esse volume é o mesmo pra qualquer gás, seja ele ou , mas não se esqueça, isso é uma aproximação. Afinal, aqui estamos lidando com gases ideais!

Você também pode conferir esse conteúdo em vídeo:

Processo Isotérmico

Em um processo isotérmico o gás sai do estado (1) e vai para outro estado (2), porém sua temperatura se mantém constante, ou seja, . Considerando a lei dos gases ideais, temos que:

Como a temperatura não muda no processo isotérmico, podemos fazer a seguinte simplificação:

Ou seja, se comprimimos o gás, mantendo a temperatura constante, a pressão vai aumentar à mesma proporção.

Processo Isobárico

Na transformação isocórica o gás sai de um estado e vai para outro e sua pressão continua a mesma, ou seja, . Considerando a equação de Clapeyron:

Como a pressão não muda no processo isocórico, temos:

Nesse caso basta imaginar um cilindro rígido, se aumentarmos a temperatura, a pressão tem que aumentar e vice-versa.

Processo Isocórico

Quando o processo é isocórico, também chamado de ou isométrico o gás sofre uma transformação de estado a volume constante, ou seja:

Lei das Pressões Parciais

Foi descoberto experimentalmente que, em um recipiente com infinitos gases diferentes e ideais, a pressão é dada por:

Onde é a pressão que o gás exerceria sobre o recipiente, se ele estivesse sozinho nele. Essa pressão é chamada de pressão parcial. Ou seja, a pressão total de uma mistura de gases é dada pela soma das pressões parciais de cada gás.

- Mas como podemos calcular as pressões parciais? 😖

Excelente pergunta! A pressão parcial de um gás é dado pela seguinte relação:

Onde é a pressão parcial do gás da mistura, é a fração molar desse gás e é a pressão total do sistema. Substituindo a lei dos gases ideais, temos que:

Agora vamos praticar com exercícios?

Processo Isotérmico

Processo Isobárico

Processo Isocórico

Lei das Pressões Parciais

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