Estudo dos gases. Antes de estudar o capítulo PARTE I - PDF
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João Gabriel Martinho Azenha
1 PARTE I Unidade D 8 Caítulo Estudo dos gases Seções: 81 As transformações gasosas 82 Conceito de mol Número de Avogadro 83 Equação de Claeyron 84 Teoria cinética dos gases Antes de estudar o caítulo eja nesta tabela os temas rinciais do caítulo e marque um na coluna que melhor traduz o que você ensa sobre a arendizagem de cada tema Temas rinciais do caítulo Domino o tema ai ser fácil ai ser difícil ideal Transformações gasosas Definição de mol e massa molar de uma substância Constante universal dos gases erfeitos Equação de Claeyron Lei geral dos gases erfeitos Proriedades macroscóicas A teoria cinética e um gás ideal ou erfeito Pressão, temeratura absoluta e energia cinética eja abaixo alguns termos e conceitos que você encontrará no caítulo Marque um naqueles que você julga que estão relacionados à imagem comressibilidade exansibilidade variáveis de estado isométrica isobárica isotérmica isoterma número de Avogadro número de mols CNTP TPN angströns choques erfeitamente elásticos Pressão, atm 4,0 2,0 1,0 4,0 atm 2,0 atm 2 4 olume 1,0 atm Justifique suas escolhas Resosta essoal 58
2 Caítulo 8 Seção 81 AS TRANSFORMAÇÕES GASOSAS Termos e conceitos Defina os termos ou conceitos a seguir comressibilidade exansibilidade variáveis de estado isométrica isobárica isotérmica isoterma Comressibilidade : caacidade do gás de diminuir seu volume quando submetido a variação de ressão relativamente equena Exansibilidade : caacidade do gás de aumentar seu volume quando submetido a variação de ressão relativamente equena ariáveis de estado: grandezas que caracterizam o estado : ressão (), volume () e temeratura (T) Isométrica (ou isocórica): transformação em que a temeratura e a ressão variam, mas o volume ermanece constante Isobárica: transformação em que a temeratura e o volume variam, mas a ressão ermanece constante Isotérmica: transformação em que a ressão e o volume variam, mas a temeratura ermanece constante Isoterma: reresentação gráfi ca de uma transformação isotérmica Corresonde ao ramo de hiérbole equilátera em um diagrama no qual a ressão é reresentada no eixo das ordenadas e o volume, no eixo das abscissas Guia de estudo ideal Transformações gasosas 148 a 152 Exlique os tios de transformações gasosas comletanto o diagrama abaixo Isométrica ou isocórica Transformações Gasosas Isobárica Isotérmica T 1 T 2 A volume constante, a ressão e a temeratura absoluta diretamente roorcionais são T 1 T 2 Sob ressão constante, o volume e a temeratura absoluta são diretamente roorcionais A e o ressão volume são inversamente roorcionais quando a temeratura é mantida constante 59
3 Comlete as frases a seguir a reseito do modelo ideal O gás ideal é um gás hiotético Suas moléculas não aresentam volume rório e ele não sofre mudanças de estado físico Não existe força de coesão entre suas moléculas O estado ideal é caracterizado elos valores assumidos or três grandezas, denominadas variáveis de estado : (), () e (T) volume ressão temeratura Defina o tio de função adequada ara as seguintes transformações comletando o diagrama abaixo Transformação isocórica: T (K) T (K) Transformação isobárica: T (K) Transformação isotérmica: T (K) 60
4 Caítulo 8 Seção 82 CONCEITO DE MOL NÚMERO DE AOGADRO Termos e conceitos Defina os termos ou conceitos a seguir mol massa molar Mol: é a quantidade de matéria que contém um número invariável de artículas (átomos, moléculas, íons, elétrons) Esse número invariável de artículas é o número de Avogadro, sendo igual a 6,02 # Massa molar (M): é a massa de um mol de moléculas, medidas em gramas O número de mols n de certa massa m é dado or: n 5 m M Guia de estudo Definição de mol e massa molar de uma substância 155 Comlete a tabela abaixo a artir dos dados aresentados Elemento Oxigênio Oxigênio Oxigênio Hidrogênio Hidrogênio Hidrogênio aor- -d água aor- -d água aor- -d água Massa molar Massa do gás Número de mols Número de moléculas 32 g/mol 128 g 4 24,08 # g/mol 64 g 2 32 g/mol 160 g 2 g/mol 96 g 2 g/mol 6 g 3 18,06 # g/mol 50 g g/mol 36 g 2 12,04 # ,1 # ,96 # ,5 # ,04 # g/mol 18 g 1 6,02 # g/mol 72 g 4 24,08 # Descreva o rocedimento que você utilizou ara obter os resultados solicitados na atividade acima Dividir o número de moléculas elo número de Avogadro e encontrar o número de mols da substância Multilicar o número de mols ela massa molar Dividir a massa do gás ela massa molar e encontrar o número de mols Multilicar o número de mols elo número de Avogadro ara obter a massa do gás 61
5 Caítulo 8 Seção 83 EQUAÇÃO DE CLAPEYRON Termos e conceitos CNTP TPN Defina os termos ou conceitos a seguir CNTP: condições normais de temeratura e temeratura 0 wc K; ressão 1 atm N m 2 # TPN: temeratura e ressão normais Guia de estudo 1 Constante universal dos gases erfeitos 156 Considerando que a constante universal dos gases erfeitos deende aenas das unidades de medida utilizadas, reencha o organizador gráfico abaixo com os valores aroriados Constante universal dos gases erfeitos R 5 R 5 0,082 8,31 atm 3 c mol 3 K J mol 3 K 2 Equação de Claeyron Reveja a equação de Claeyron comletando o diagrama a seguir Equação de Claeyron 156 n m M 5 RT 5 RT 3 Lei geral dos gases erfeitos 157 Defina a lei geral dos gases comletando o diagrama abaixo A lei geral dos gases erfeitos considera a relação entre dois estados de uma dada massa gasosa Estado 1: 1, 1, T T T T 2 Estado 2:,, 62
6 Caítulo 8 Seção 84 TEORIA CINÉTICA DOS GASES Termos e conceitos Defina os termos ou conceitos a seguir angströns choques erfeitamente elásticos Angströns: unidade de medida de comrimento (usada ara comrimentos muitos equenos) Equivale a metros Choque erfeitamente elástico: é o choque em que há conservação da energia cinética e da quantidade de movimento A energia cinética é a energia associada ao estado de movimento de um coro e dada or E c 5 mv2 2, em que m é a massa e v a velocidade A quantidade de movimento é uma grandeza vetorial cujo módulo é dado elo roduto da massa ela velocidade: Q 5 mv Guia de estudo 1 Proriedades macroscóicas 161 Analise as afirmações abaixo e assinale ara as verdadeiras e F ara as falsas Deois, reescreva as falsas corrigindo o que for necessário F Um gás se exande e se difunde através de equenos orifícios, como consequência do movimento lento de suas moléculas Um gás se exande e se difunde através de equenos orifícios, como consequência do movimento ráido de suas moléculas F Os gases são facilmente comressíveis orque a distância entre as moléculas não ode ser diminuída sem que elas se deformem Os gases são facilmente comressíveis orque a distância entre as moléculas ode ser diminuída sem que elas se deformem F Gases não se misturam facilmente uns com os outros Isso ocorre orque as moléculas de um não odem ocuar os esaços vazios no outro Gases misturam-se facilmente uns com os outros Isso ocorre orque as moléculas de um odem ocuar os esaços vazios no outro Gases têm baixa densidade orque seu volume consiste, basicamente, de esaços vazios 63
7 A teoria cinética e um gás ideal ou erfeito Caracterize as hióteses da teoria cinética dos gases comletando os quadros a seguir 1 a hiótese: As moléculas se encontram em movimento desordenado regido elos rincíios fundamentais da mecânica newtoniana, 3 a hiótese: As colisões das moléculas entre si e contra as aredes do reciiente que as contém são erfeitamente elásticas desrezível e de duração A teoria cinética dos gases assume 4 hióteses em sua alicação: 2 a hiótese: As moléculas não exercem força umas sobre as outras, exceto quando colidem 4 a hiótese: As moléculas têm dimensões desrezíveis em comaração aos esaços vazios entre elas as moléculas aresentam A rimeira hiótese é verdadeira, ois velocidades variáveis de uma ara outra A velocidade média elevada das moléculas é A segunda hiótese imlica que, entre as colisões, as moléculas realizam movimento retilíneo e uniforme A terceira hiótese imlica que A quarta hiótese imlica que há conservação da e da o volume do ao volume entre as moléculas igual energia cinética quantidade de movimento gás do esaço ao volume é igual, que é do reciiente onde o gás se encontra 64
8 Pressão, temeratura absoluta e energia cinética 163 e Identifique as exressões a seguir e nomeie seus termos: m m 3 v2 Pressão exercida elo gás erfeito Massa de N moléculas do gás 5 N m o olume do gás Pressão exercida elo gás erfeito v elocidade média das moléculas do gás v 2 5 3RT M elocidade média das moléculas v R T M elocidade média das moléculas do gás Constante universal dos gases erfeitos Temeratura absoluta (na escala Kelvin) Massa molar e c kt Energia cinética média or molécula e c Energia cinética média or molécula k T Constante de Boltzmann Temeratura absoluta (na escala Kelvin) Faça a conexão Exlique or que, quando fechamos a orta de um freezer e logo em seguida tentamos abrir novamente, não conseguimos com facilidade Quando a orta do freezer é mantida aberta or certo temo, o ar frio do seu interior é trocado elo ar em temeratura ambiente vindo do exterior Ao se fechar a orta, o novo ar no interior é resfriado raidamente, a volume constante, e sua ressão diminui Assim, a ressão interna fica menor do que a ressão externa, dificultando a abertura imediata da orta Com o decorrer do temo, o ar entra elo sistema de vedação, diminuindo a diferença de ressão 65
9 PARTE I Caítulo 8 FECHANDO O CAPÍTULO Marque um na coluna que melhor reflete o seu arendizado de cada tema Deois, comare esta tabela com a que você reencheu no Antes de estudar o caítulo Temas rinciais do caítulo Já sabia tudo Arendi sobre o tema Não entendi Socorro!!! ideal Transformações gasosas Definição de mol e massa molar de uma substância Constante universal dos gases erfeitos Equação de Claeyron Lei geral dos gases erfeitos Proriedades macroscóicas A teoria cinética e um gás ideal ou erfeito Pressão, temeratura absoluta e energia cinética Se você não entendeu algum desses temas, reveja as atividades do Caderno do Estudante e revise seu livro-texto Quando for necessário, eça ajuda a seu rofessor ou a um colega Reveja a segunda atividade do Antes de estudar o caítulo e reavalie as suas escolhas Se julgar necessário, escreva novas justificativas e comare-as com suas considerações iniciais Resosta essoal A análise do gráfi co nos mostra que a transformação é isotérmica, ois o roduto das variáveis de estado (ressão e volume) é constante ara determinado número de mols do gás A curva obtida no diagrama # é uma isoterma Observam-se elos esquemas dos cilindros as roriedades de comressibilidade e exansibilidade do gás Sintetize Resuma as rinciais ideias do caítulo descrevendo as características dos gases erfeitos, as rinciais transformações que ocorrem com esses gases e a teoria cinética dos gases Resosta essoal Os gases erfeitos ocuam todo o volume do reciiente em que estão contidos e não sofrem mudança de fase Suas moléculas têm dimensões desrezíveis e movimento desordenado regido elos rincíios fundamentais da mecânica newtoniana As moléculas aenas exercem força umas sobre as outras quando colidem, sendo as colisões erfeitamente elásticas A ressão é resultado das colisões de moléculas contra as aredes do reciiente que o contém As rinciais transformações que ocorrem com os gases são isotérmica, isobárica e isocórica 66
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