Gases Ideais_Parte I [Modo de Compatibilidade], Notas de aula de Termodinâmica

Baixe Gases Ideais_Parte I [Modo de Compatibilidade] e outras Notas de aula em PDF para Termodinâmica, somente na Docsity! UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA - EEL Professora : Elisângela Moraes 02/03/2012 PROGRAMA RESUMIDO 1. Gases Ideais; 2. Gases Reais; 3. Termodinâmica; 4. Termoquímica; 5. Entropia; 6. Espontaneidade da reação. INTRODUÇÃO
Gás ≠ Vapor
Gás: uma substância que normalmente se encontra no estado gasoso na temperatura e pressão ambiente. Exs.:Hélio, Hidrogênio, Oxigênio, entre outros.
Vapor: a forma gasosa de uma substância que normalmente é um líquido ou um sólido na temperatura e pressão ambiente. Ex.: Água RAZÕES PARA INVESTIGAR OS GASES
1ª.: Alguns elementos e compostos comuns existem no estado gasoso, nas condições normais de temperatura e pressão. Além disso podem ser vaporizados, e as propriedades destes vapores são importantes.
2ª.:Nossa atmosfera gasosa proporciona meios de movimentar energia e materiais sobre toda a superfície terrestre e é a fonte de muitos produtos químicos vitais.
3ª.: Os gases são os mais simples quando a investigação é feita a nível molecular. Os gases são altamente compressíveis e ocupam o volume total de seus recipientes. Quando um gás é submetido à pressão, seu volume diminui. Os gases sempre formam misturas homogêneas com outros gases. Os gases ocupam somente cerca de 0,1 % do volume de seus recipientes. PROPRIEDADES DOS GASES PROPRIEDADES DOS GASES A pressão é a força atuando em um objeto por unidade de área: Pressão: PRESSÃO •A gravidade exerce uma força sobre a atmosfera terrestre. •Uma coluna de ar de 1 m2 de seção transversal exerce uma força de 105 N. •A pressão de uma coluna de ar de 1 m2 é de 100 kPa. A pressão atmosférica e o barômetro • Unidades SI: 1 N = 1 kg m/s2; 1 Pa = 1 N/m2. • A pressão atmosférica é medida com um barômetro. •Se um tubo é inserido em um recipiente de mercúrio aberto à atmosfera, o mercúrio subirá 760 mm no tubo. • A pressão atmosférica padrão é a pressão necessária para suportar 760 mm de Hg em uma coluna. PRESSÃO Unidades: 1 atm = 760 mmHg 760 mmHg = 760 torr 760 torr = 1,01325×105 Pa A pressão atmosférica e o barômetro • As pressões de gases não abertos para a atmosfera são medidas em manômetros. • Um manômetro consiste de um bulbo de gás preso a um tubo em forma de U contendo Hg: PRESSÃO Se: Pgás < Patm  Pgás + Ph = Patm Se: Pgás > Patm  Pgás = Patm + Ph TEMPERATURA O conceito de temperatura provém de observações que mostram ser possível uma alteração do estado físico de uma amostra. A temperatura T, é uma propriedade que indica o sentido do fluxo de energia através de uma parede rígida e termicamente condutora. Se a energia passa de A para B quando dois corpos (A e B) estão em contato, dizemos que a temperatura de A é mais elevado do que a de B. É conveniente fazer a distinção entre dois tipos de fronteira que podem separar dois corpos:
Diatérmica: quando há condução de calor. Se uma mudança de estado é observada quando dois corpos com temperaturas diferentes são postos em contato. TEMPERATURA
Adiabática: quando NÃO há condução de calor. Se não há nenhuma mudança de estado, mesmo que os dois corpos tenham temperaturas diferentes. Uma garrafa térmica é uma aproximação de um recipiente adiabático. O equilíbrio térmico é atingido quando não ocorre qualquer mudança de estado quando dois corpos A e B estão em contato através de uma parede diatérmica. Imaginemos que um corpo A (por exemplo, um bloco de ferro) este já em equilíbrio térmico com um corpo B (um bloco de cobre) e que B esteja em equilíbrio térmico com um corpo C (um vaso com água). Verifica-se experimentalmente que A e C também estão em equilíbrio térmico quando eles são postos em contato. Essa observação e resumida pela LEI ZERO TEMPERATURA DA TERMODINÂMICA: Se A está em equilíbrio térmico com B e se B está em equilíbrio térmico com C, então C também está em equilíbrio térmico com A. Esta lei é a base do conceito de temperatura e justifica o uso de termômetros como instrumentos de medida da temperatura. LEI DOS GASES LEI DE BOYLE
Na prática ,a lei de Boyle não é obedecida com exatidão matemática. Chamamos gás ideal ou gás perfeito ao gás teórico que obedeceria à lei de Boyle com precisão matemática.
Na prática , temos os gases reais .
Quanto menor for a pressão e maior a temperatura do gás real,mais ele se aproxima do conceito de gás ideal ou perfeito.
Podemos dizer que o gás real tende para o gás ideal à medida que a pressão tende para zero e a temperatura tende para infinito. Exemplo 1.: Uma amostra de nitrogênio gasoso na bolsa de ar de um carro tem a pressão de 745mmHg com o volume de 65L. Se esta amostra foi transferida para uma bolsa de 25L, mantendo a mesma temperatura qual a pressão do gás com o novo volume? LEI DE BOYLE - EXEMPLOS Exemplo 2.: Uma amostra de CO2 na pressão de 55mmHg, ocupa um volume de 125mL. A amostra é comprimida de tal forma que a Nova pressão do gás é 78mmHg. Qual o novo volume que o gás ocupa? (A temperatura se manteve constante durante toda a experiência) LEI DE CHARLES e GAY-LUSSAC A volume constante, a pressão de uma massa fixa de gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás. (TRANSFORMAÇÃO ISOVOLUMÉTRICA) LEI DE CHARLES e GAY-LUSSAC - EXEMPLOS Exemplo 1.: Suponha que se tenha uma amostra de CO2 numa seringa selada. O volume de gás é 25,0mL à temperatura ambiente (20ºC). Qual o volume final de gás, se você aquecer a seringa segurando-a na mão, até a temperatura de 37ºC? Exemplo 2.: Um balão está cheio de hélio e tem o volume de 45,0L na temperatura ambiente (25ºC). Se o balão estiver cheio com a mesma quantidade de hélio num dia muito frio (-10ºC), qual o novo volume do balão? Considere que a pressão permaneceu constante. EQUAÇÃO GERAL DOS GASES O volume de um gás é inversamente proporcional a sua pressão, a temperatura constante (Lei de Boyle) e diretamente proporcional à temperatura absoluta (K) à pressão constante (Lei de Charles). Essa equação é frequentemente chamada de LEI GERAL DOS GASES. Ela se aplica especificamente a equações onde a quantidade de gás permanece constante. EQUAÇÃO GERAL DOS GASES .... Il. Isotérmica Pq Vim Po Va |l. Isobárica