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Gás - Definição Gás é o estado da matéria que consiste em partículas que não têm nem um volume determinado nem de forma definida.
O gás é um dos quatro estados fundamentais da matéria (sendo os outros sólidos, líquidos e plasma). Um gás puro pode ser feito de átomos individuais (por exemplo, um gás nobre como o néon), moléculas elementares feitos a partir de um tipo de átomo (por exemplo oxigênio), ou moléculas de composto feito a partir de uma variedade de átomos (por exemplo dióxido de carbono). Uma mistura de gás que contém uma variedade de gases puros bem como o ar. O que distingue um gás a partir de líquidos e de sólidos é a grande separação das partículas de gás individuais. Esta separação faz normalmente um gás incolor invisível para o observador humano.
Gás - O que é
Gás é o vapor de uma substância, que ultrapassou a Temperatura Crítica e ele não condensa. Os gases têm suas moléculas com uma velocidade muito grande, por isso um gás tende a ocupar todo o espaço que lhe é disponível. Imagine um ambiente como, por exemplo, um elevador com duas pessoas dentro. Uma delas está com um desarranjo intestinal e flatulando muito. Será que a outra pessoa sentirá o odor? Sim! Depois de um tempo, a segunda pessoa ficará torcendo o nariz, desagradavelmente. Por que? Ora, por que o gás se espalhou por todo o ambiente do elevador, e ele, faz isto, por que suas moléculas têm muita velocidade (alta energia cinética). Podemos dizer, então, com muita segurança, que o volume do gás é o volume do próprio recipiente que o contém.
Transformações Gasosas Os gases podem variar de Temperatura, Pressão e Volume dependendo das mudanças nas Variáveis de Estado. São quatro transformações básicas:
Isotérmica Isobárica Isométrica (ou Isovolumétrica ou ainda Isocórica)
Adiabática Transformações Isotérmicas São transformações em que a temperatura permanece constante.Pressão e Volume são inversamente proporcionais.
Quando o peso bate no embolo, há um aumento de pressão e uma redução no volume. Cessada a pressão o embolo volta a sua pressão normal e volume normal. A temperatura não chega a ser alterada porque o processo é rápido. Transformações Isobáricas São transformações que ocorrem a pressão constante. O Volume e a Temperatura são diretamente proporcionais.
Quando a chapa circular se aquece ao rubro, ela acaba transferindo calor para o gás dentro do cilindro. As moléculas do gás se agitam mais e colidem mais fortemente com as paredes. Isto causaria um aumento na pressão não é? Mas não causa. Sabe por que? Porque quando o gás se aquece as moléculas batem no embolo e ele sobe. O aumento de volume acaba normalizando a pressão. Transformações Isométricas São transformações com volume constante. A Pressão e a Temperatura são diretamente proporcionais.
Transformações Adiabáticas São transformações que ocorrem sem troca de calor.
Equação de Clapeyron Envolve o número de mols do gás, número associado a massa do gás. A equação é PV = nRT. R é a constante universal dos gases perfeitos. Quando a pressão for dada em atmosfera, tem valor 0,082 atm . l/MOL . K. Pressão de um Gás A pressão que um gás exerce nas paredes de um recipiente é dada por onde m é a massa, v é a velocidade e V é o volume do gás.
O comportamento dos gases Por que é que um gás exerce pressão? Quando você estudou o comportamento dos líquidos, você aprendeu que um líquido exerce uma pressão proporcional à profundidade e à sua densidade.
Um gás ideal ou perfeito é aquêle cujas moléculas não exerceriam atração mútua. A teoria cinética dos gases explica o comportamento dessas moléculas em um gás. Elas são dotadas de um movimento contínuo e rápido e constantemente colidem umas com as outras e com as paredes do recipiente.
De modo análogo, os choques das moléculas do gás contra as paredes produzem a pressão do gás. Se você acumular as moléculas do gás em uma região do espaço de volume igual à metade do inicial, cada molécula atingirá as paredes com frequencia dupla. A pressão será duas vezes maior. Manômetros
Dizemos então que o excesso de pressão do gás (além da pressão da atmosfera) é de 1cm de mercúrio. Se o líquido fôsse água, o excesso de pressão seria igual a 13,6cm de água. Manômetro de mercúrio U
Quando você levanta o pistão, você diminui a pressão no cilindro e o ar externo é forçado a entrar pela válvula de entrada. Quando você empurra novamente o pistão para baixo, a válvula de entrada se fecha pela própria pressão do ar interno. A pressão interna força então a válvula de saída a abriser-se e assim você obriga o ar a ir para o pneu. Bomba de ar
Quando você bombeou o pneu da sua bicicleta, você talvez tenha notado que a bomba ficou quente. Você poderia pensar que o calor é o resultado do atrito do pistão dentro do cilindro. Esta é apenas uma causa parcial. Tôdas as vêzes que comprimimos um gás ao forçar as suas moléculas a ficarem mais próximas umas das outras. A conseqüência dêsse trabalho é calor. Quanto maior a compressão, tanto mais alta é a temperatura do gás.
Ela tem duas partes importantes, o pistão e a válvula deslizante. Quando os freios estão fora de ação, como na, a linha central está ligada ao tanque de ar e a pressão do ar nêle é de 5 kg*/cm2. Para frear, o maquinista deixa escapar o ar da linha central, diminuindo a pressão na mesma. O ar comprimido do tanque força o pistão da válvula tríplice a se mover, fechando a válvula da linha central. A válvula deslizante é arrastada pelo pistão abrindo a comunicação do tanque para o cilindro do freio. O pistão do freio, assim comprimido, faz funcionar o freio. Para desfrear, o maquinista liga novamente o ar comprimido. A pressão do ar na linha central faz duas coisas:
Finalmente, após muitos meses, uma companhia emprestou três carros para a experiência. Êle instalou os novos freios e convidou muitas personalidades para tomar parte na primeira viagem em trem equipado com freios de ar. A 15 de julho de 1865 o trem saiu de Pittsburgh. Pouco depois houve um grande solavanco e o trem parou instantâneamente. Alarmadas as pessoas correram para a frente do trem e viram um carro puxado por cavalos prêso nos trilhos. Os novos freios tinham salvo a vida do cocheiro. A ciência pode tornar o mundo mais seguro!
A maiores profundidades, a pressão da água que o cerca é tão grande que o seu peito não pode expandir-se, o que impede a sua respiração. Se ar comprimido fôsse enviado pelo tubo de modo que a pressão do ar nos seus pulmões ficasse igual à pressão da água, você poderia respirar tão facilmente como se você estivesse fora da água. Mergulhadores e Exploradores Submarinos
O diafragma flexível B faz a pressão do ar que se respira igual àquela da água que pressiona o diafragma por baixo. Se a pressão do ar que se respira fôr menor que a pressão da água, B é impelido para dentro e a alavanca abre a válvula C, permitindo a entrada do ar comprimido. Quando a pressão do ar que se respira é igual à pressão da água, a alavanca fecha a válvula C.
Um "pulmão de aço" auxiliando uma pessoa a respirar. Observe a espiral negra embaixo do cilindro. O motor elétrico move a espiral para cima e para baixo, aumentando e diminuindo a pressão no cilindro.
Um pulmão de aço. Ao contrário da "Dama de Ferro" da Idade Média (armadura de ferro em que metiam os prisioneiros), que era um instrumento de tortura e morte, o pulmão de aço, um aparelho para respiração artificial, salva vidas.
Para obter um vácuo muito alto, usa-se uma bomba de difusão de óleo. Aquecido eletricamente, óleo no fundo da bomba evapora-se e sobe pela chaminé. No topo da chaminé, o vapor de óleo sai por uma fenda formando um jato.
Como a pressão de um gás depende do volume? Você já aprendeu que as moléculas de um gás se movem com velocidades de centenas de metros por segundo. Elas se chocam contra as paredes do recipiente e produzem pressão.
Essa é a chamada lei de Boyle, em honra ao cientista britânico que a descobriu há cêrca de três séculos. Se você comprimir um gás num volume menor, as moléculas se chocarão mais freqüentemente contra as paredes e aumentarão a pressão. Diminuindo o volume de 50% você dobra a pressão.
Um balão estratosférico. A) Na superfície da Terra êle deslocava apenas 75000 metros cúbicos de ar. B) 22 quilômetros acima êle desloca 1500000 metros cúbicos de ar.
Suponha que a altura do ar nesse ramo era de 20cm e que o volume do ar era de 20cm3. Boyle colocou mais mercúrio até que o nível do mercúrio no ramo aberto ficasse 76cm acima do nível no outro. Então êle mediu a distância DE e verificou que era igual a 10cm. Aparelho de Boyle
Amarre um balão de borracha a um tubo que atravessa a rôlha de um frasco e coloque o frasco numa vasilha com água quente. O ar do frasco se aquece e suas moléculas se movem mais depressa. Elas fazem pressão sôbre o ar do balão de borracha o êsse ar faz o balão dilatar-se. Ponha um pedaço de papel em chamas numa garrafa de leite, vazia, e coloque um ôvo cozido (duro), sem casca, na bôca da garrafa.
Quando o ar da garrafa esfria êle se contrai e então a pressão atmosférica força o ôvo a entrar na garrafa. (Você poderá retirar o ôvo segurando a garrafa de bôca para baixo e soprando nela para comprimir o ar. Então o ar interno aumenta de pressão e ao expandir-se força o ôvo a sair.) Expansão de ar.
Expansão uniforme do ar. Aquecendo o ar, de 0ºC a 100ºC, seu volume aumenta de 273 milímetros cúbicos para 373 milímetros cúbicos, isto é, de 1 milímetro cúbico por grau centígrado de aumento de temperatura. A escala absoluta de temperatura
Nós chamamos a temperatura de -273oC de zero grau Kelvin. A essa temperatura, tôdas, as moléculas de um gás perfeito cessariam de mover-se. Elas não teriam energia cinética. Zero grau Kelvin é a mais baixa temperatura possível. Essa temperatura é também chamada de zero absoluto. Se resfriarmos 337mm3 de gás de 100oC, o volume passará a 273 mm3. Se continuássemos a esfriar o gás, e êle não se condensasse, seu volume se tornaria nulo a -273oC ou 0oKelvin.
A água, a pressão normal, ferve a 212oF, 100oC ou 373oK. O zero Kelvin é a -273oC ou -459oF. Exemplo:
Suponha que você aqueça o ar contido num frasco fechado. A energia adicionada fará as moléculas do ar moverem-se mais ràpidamente, de modo que a pressão no frasco será aumentada. O volume permanecerá constante. Experiências mostram que quando o volume de um gás é constante, sua pressão é diretamente proporcional à sua temperatura Kelvin.
Para qualquer gás a pressão constante, o volume é proporcional a temperatura Kelvin; a volume constante, a pressão é proporcional à temperatura Kelvin Um termômetro de ar de volume constante
Achar a temperatura (T2). Como o volume é constante:
A terceira lei dos gases estabelece que a pressão de um gás é diretamente proporcional à temperatura Kelvin quando o volume permanece constante. Combinando essas leis, obtemos:
Leis e teorias Você estudou as leis de Boyle e Charles e aprendeu noções da teoria cinética dos gases. Qual é a diferença entre uma lei e uma teoria? Como provamos que as leis e as teorias são corretas?
Contudo, para que seja útil, uma boa teoria deve também predizer novas leis. Deve dar ao cientista uma pista, uma sugestão de onde buscar novas leis. Por exemplo, a teoria cinética dos gases predisse que a viscosidade de um gás deve aumentar de uma certa maneira quando a temperatura aumenta. Fonte: chemistry.about.com/br.geocities.com/en.wikipedia.org