Infoenem - Compreendendo os Gases Ideais ou Perfeitos

Apostila preparatória para o concurso da prefeitura municipal do Natal

 

Os gases ideais são aqueles em que há poucas colisões e estas, quando ocorrem, são perfeitamente elásticas, ou seja, toda energia cinética é recuperada, uma vez que essas moléculas só possuem energia cinética de translação.

Na “vida real” os gases mais próximos da idealidade são aqueles em que suas densidades são baixas, que tem um número menor de colisões fazendo com que esse gás se assemelhe mais ao caso em que as partículas não interagem.

Confira abaixo a Lei dos Gases Perfeitos e a equação para o estado dos gases, assuntos de Física exigidos no Enem.

Lei Geral dos Gases Perfeitos

Ao estudar as mudanças de estado consideramos que sempre uma das três variáveis de estado de um gás seja constante, para o caso em que nenhuma das variáveis esteja nesta condição temos a transformação geral.

Nesse caso inicialmente o gás possui determinada pressão, temperatura e volume e ao final de um processo possui todas essas grandezas com valores distintos.

Para as transformações gerais vamos usar a Leis de Boyle, Lei Gay-Lussac e a Lei de Charles.

• Lei de Boyle:
• Lei de Gay-Lussac:
• Lei de Charles:

As leis para esse caso ocorrem de forma simultânea, assim temos:

Assim, para transformações de um estado 1 para um estado 2 sem nenhuma das variáveis de estado mantidas como constante:

A expressão acima é conhecida como a Lei Geral dos Gases Perfeitos, ela relaciona a pressão, volume e temperatura de um gás em um estado inicial com a pressão, volume e temperatura de um gás em um estado final (após passar por algum tipo de processo).

Lembrando que na expressão a grandeza temperatura (T) deve estar em Kelvin.

Equação de Estado dos Gases

Sabendo que a relação de pressão multiplicada pelo volume e dividida pela temperatura corresponde sempre uma constante, foi encontrado o valor dessa constante válido para todos os gases ideais.

O n (número de mols) multiplicado por R (conhecido como constante universal dos gases) resultava nessa constante:

Lembrando que o número de mols é dado pela equação abaixo, em que m corresponde a massa do gás e M representa a massa molar:

Substituindo C na equação 4 e passando a temperatura multiplicando temos:

O valor da constante universal dos gases, R, varia de acordo com as unidades em que estão sendo utilizadas em cada problema.

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