fÍsico-quÍmica licenciatura em fÍsica
DESCRIPTION
FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA. Prof. Dr. Sérgio Henrique Pezzin. ESTUDO DOS GASES. Gases apresentam propriedades bem diferentes dos sólidos e dos líquidos: não têm volume próprio, não têm forma própria apresentam grande compressibilidade e expansibilidade - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/1.jpg)
FÍSICO-QUÍMICA
LICENCIATURA EM FÍSICA
Prof. Dr. Sérgio Henrique Pezzin
![Page 2: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/2.jpg)
Gases apresentam propriedades bem diferentes dos sólidos e dos líquidos:
não têm volume próprio, não têm forma própria apresentam grande compressibilidade e
expansibilidade a vaporização é acompanhada de um
enorme aumento de volume.
ESTUDO DOS GASES
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/
![Page 3: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/3.jpg)
Modelo gasoso: a teoria cinética dos gases.
As moléculas de um gás estão em contínuo movimento e separadas entre si por grandes espaços vazios em relação ao tamanho delas.
As moléculas são completamente livres em seu movimento e as colisões intermoleculares são perfeitamente elásticas.
GASES IDEAIS
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/
![Page 4: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/4.jpg)
O estado de um gás é definido pelas grandezas físicas pressão, volume e temperatura.
Assim, se conhecemos a pressão (p), o volume (V) e a temperatura (T) em que um gás se encontra num determinado momento, dizemos que seu estado é definido.
Se pelo menos uma dessas grandezas variar, o gás já estará em outro estado. Por isso p, V e T são denominadas variáveis (funções) de estado.
VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/
![Page 5: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/5.jpg)
Volume (V):
expressa o espaço ocupado pelo gás.
O volume do gás é medido pelo volume do recipiente que o contém.
As unidades usuais de medida são o metro cúbico (m3), o litro (L), igual a 1 dm3, e o mililitro (mL), igual a 1 cm3.
VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/
![Page 6: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/6.jpg)
Pressão (p) de um gás:
resulta da colisão das moléculas contra as paredes do recipiente.
É a força por unidade de superfície (P = F/A) exercida pelas moléculas do gás contra a parede do recipiente onde está contido.
Unidade SI: Pascal (Pa), igual a 1 N / m2. Outras unidades: atmosferas (atm), milímetros de
mercúrio (mmHg) e torricelli (torr).
1 atm = 760 mmHg = 760 torr » 105 Pa
VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/
![Page 7: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/7.jpg)
Temperatura (T) de um gás:
é uma medida do seu estado de agitação molecular e da energia associada ao movimento dessas partículas.
medida em Kelvin (K) ou graus Celsius (oC).
0 K (zero absoluto) = -273oC
VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/
![Page 8: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/8.jpg)
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP)
T = 0oC ou 273 K – “temperatura normal”
p = 1,00 atm ou 760 mmHg – “pressão normal”
Quando estas condições são satisfeitas, dizemos que o gás está nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP).
VARIÁVEIS DE ESTADO DE UM GÁS
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/
![Page 9: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/9.jpg)
TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA:
Para T constante, o volume ocupado por
uma quantidade fixa de um gás é
inversamente proporcional à sua pressão.
p1V1 = p2V2 ou pV = K
LEI DE BOYLE
![Page 10: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/10.jpg)
TRANSFORMAÇÃO ISOCÓRICA (ISOMÉTRICA OU ISOVOLUMÉTRICA):
Para V constante, a pressão de uma
massa fixa de gás é diretamente
proporcional à temperatura absoluta do
gás.
p1/T1 = p2/T2 ou p/T = K
LEIS DE CHARLES E GAY-LUSSAC
![Page 11: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/11.jpg)
TRANSFORMAÇÃO ISOBÁRICA:
Para P constante, o volume de uma massa fixa
de gás é diretamente proporcional à temperatura
absoluta do gás.
V1/T1 = V2/T2 ou V/T = K
A partir destas leis é possível chegar à
equação geral dos gases ideais:
p1V1/T1 = p2V2/T2
LEIS DE CHARLES E GAY-LUSSAC
![Page 12: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/12.jpg)
VOLUME MOLAR
É o volume ocupado por um mol de moléculas de uma substância.
Hipótese de Avogadro Volumes iguais de gases diferentes, medidos nas
mesmas p e T, têm o mesmo número de moléculas.
PARA GASES IDEAIS: 1 mol de moléculas de qualquer substância no
estado gasoso ocupa o volume de 22,4 L nas CNTP.
![Page 13: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/13.jpg)
EQUAÇÃO DE ESTADO DO GÁS IDEAL
EQUAÇÃO DE CLAPEYRON:
pV = nRT
n = número de mols R = constante universal dos gases.
Esta constante R é a constante K, da equação geral dos gases ideais, no caso particular da quantidade do gás ser igual a 1 mol.
Valores de R: 0,082 atm.L.mol-1.K-1 62,3 mmHg.L.mol-1.K-1
![Page 14: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/14.jpg)
GASES REAIS
Interações Moleculares
PV=nRT funciona perfeitamente com P < 1 atm e T >> Tcond
pressão baixa reduz a probabilidade de colisões entre as moléculas
alta T aumenta a velocidade das moléculas, ou seja, diminui as interações intermoleculares
uma molécula com alta velocidade (elevada Ec), passa por outra molécula sem sofrer desvios consideráveis ou atrações.
![Page 15: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/15.jpg)
GASES REAIS
Fator de compressibilidade
Há uma grandeza chamada fator de compressibilidade (z) que podemos expressar por:
![Page 16: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/16.jpg)
GASES REAIS
Para gases ideais, Z = 1 sob quaisquer T, V e p.
Experimentalm
ente, Z desvia-se de 1 a p altas e T baixas
![Page 17: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/17.jpg)
![Page 18: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/19.jpg)
GASES REAIS
Equação do Virial
pVm = RT(1 + B´p + C´p2 + ...)
pVm = RT (1+ B/Vm + C/Vm2 + ...)
B e C são coeficientes viriais
![Page 20: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/22.jpg)
![Page 23: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/23.jpg)
Tabela: Constantes de van der Waals
![Page 24: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/27.jpg)
Fluído Supercrítico: passa da região de líquido para a região de gás sem atravessar a fronteira que representa a transição de fases, isto é, a mudança ocorre continuamente, sem a identificação de duas fases coexistindo.
![Page 28: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/28.jpg)
Exercícios
1- Um mol de CO2 , a 27,5 C ocupa 137,69 cm3. Se gás obedece a equação de van der Waals, qual é a pressão em Pa.
2- Calcule a pressão exercida por 1,0 mol de H2S, comportando-se como : (a) um gás perfeito, (b) um gás de van der Waals, quando está confinado nas seguintes condições: (i) a 273,15 K em 22,4 L (ii) a 500 K em 150cm3.
a= 4,484 atm L2 mol-2 ; b= 4,34x10-2 L.mol-1
![Page 29: FÍSICO-QUÍMICA LICENCIATURA EM FÍSICA](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050909/56814ea5550346895dbc505f/html5/thumbnails/29.jpg)
GASES REAIS