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A densidade e a lei dos gases ideais

Física

Vimos que os gases são compostos de milhares de moléculas. Caracterizamos a variação da densidade de um gás e a lei dos gases ideais quando variamos a pressão ou a temperatura do gás em questão.
A fumaça (gases e partículas aquecidos) que sai de uma chaminé tende a subir, pois é menos densa do que a atmosfera naquele local
A fumaça (gases e partículas aquecidos) que sai de uma chaminé tende a subir, pois é menos densa do que a atmosfera naquele local
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Ao estudarmos a lei dos gases ideais, vimos que os gases são compostos por uma imensa quantidade de átomos e moléculas. Essas moléculas (ou átomos) estão em constante movimento e seus movimentos dependem basicamente das leis da cinemática. A caracterização da lei dos gases ideais é dada pela seguinte equação:

PV = nRT

Nessa expressão que utilizamos para caracterizar um gás ideal, usamos a quantidade de gás expressa em mols, ou seja, a massa dividida pela massa molecular. De forma a encontrar a massa total de qualquer gás, que corresponde ao número (n) de mols de moléculas, multiplicaremos este número pela massa molar do gás.

Vejamos um simples exemplo: 1 mol de átomos de carbono possui massa de 12 gramas: a molécula de água, composta por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, possui massa molecular M = (2 x 1) + 16 = 18 g/mol.

Podemos expressar a lei dos gases ideais em função da densidade. Dessa forma, podemos calcular a variação de densidade de um gás quando se varia a pressão ou a temperatura, sem nos preocuparmos com o volume. De acordo com a equação da lei dos gases acima, podemos reescrevê-la da seguinte maneira:

Na equação acima, notamos que n/V é o número de mols de átomos ou moléculas por unidade de volume. Assim, para encontrarmos a densidade, basta multiplicarmos n/V pela massa molecular M do gás em questão. Portanto, multiplicando ambos os lados da equação pela massa molar do gás, obtemos:

Que diz que a densidade absoluta de um gás é diretamente proporcional à massa molecular e a pressão é inversamente proporcional à temperatura.

Lembre-se:

1 mol = 6,02 x 1023 moléculas
Massa molecular é a massa de 1 mol de moléculas
1 mol de gás nas CNTP* (0ºC 1atm) ocupa 22,4 litros.

*CNTP – condições normais de temperatura e pressão


Por Domiciano Marques
Graduado em Física
Equipe Brasil Escola

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

SILVA, Domiciano Correa Marques da. "A densidade e a lei dos gases ideais"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-densidade-lei-dos-gases-ideais.htm>. Acesso em 22 de novembro de 2017.

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