Estudo dos Gases

Gás e Vapor

A diferença entre gás e vapor é dada a partir da temperatura crítica. O vapor é a matéria no estado gasoso, estado esse que pode ser liquefeito com o aumento da pressão. Com o gás não ocorre o mesmo. Ele é um fluido impossível de ser liquefeito com um simples aumento de pressão. Isso faz com o gás seja diferente do vapor.

Comportamento dos Gases

Uma determinada substância no estado gasoso é um gás se a sua temperatura for superior à temperatura crítica, se a temperatura for igual ou inferior à temperatura crítica a substância é vapor.

Os gases reais que normalmente conhecemos como, por exemplo, o hélio, o nitrogênio e o oxigênio, apresentam características moleculares diferentes e particulares de cada um. Contudo, se colocarmos todos eles a altas temperaturas e baixas pressões eles passam a apresentar comportamentos muito semelhantes. No estudo dos gases adota-se um modelo teórico, simples e que na prática não existe, com comportamento aproximado ao dos gases reais. Essa aproximação é cada vez melhor quanto menor for a pressão e maior a temperatura. Esse modelo de gás é denominado de gás perfeito.

Por volta do século XVII e XIX, três cientistas (Jacques Charles, Louis J. Gay-Lussac e Paul E. Clayperon), após estudarem o comportamento dos gases, elaboraboraram leis que regem o comportamento dos gases perfeitos, também chamados de gases ideais. As leis por eles determinadas estabelecem as regras do comportamento “externo” do gás perfeito, levando em conta apenas as grandezas físicas que estão associadas a eles, grandezas essas que são: volume, temperatura e pressão.

Lei geral dos gases perfeitos

A expressão que determina a lei geral para os gases perfeitos pode ser vista da seguinte forma:

Onde p_o, V_o e T_o são respectivamente a pressão inicial, volume inicial e temperatura inicial. Essa é uma expressão que é utilizada para quando as variáveis de um gás apresentar variações.

Lei de Boyle

Robert Boyle, físico e químico, foi quem determinou a lei que rege as transformações sofridas por um gás, quando sua temperatura é mantida constante. Sua lei diz que quando um gás sofre uma transformação isotérmica, a pressão dele é inversamente proporcional ao volume ocupado. Dessa lei obtemos que como T_o = T temos que:

p_oV_o = pV

Lei de Charles

A lei de Charles é a lei que rege as transformações de um gás perfeito a volume constante. Essas transformações são chamadas de transformações isocóricas ou isométricas. Segundo essa lei, quando uma massa de gás perfeito sofre transformação isocórica, a sua pressão é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. Matematicamente essa lei pode ser expressa da seguinte forma:

Onde p_o e T_o são respectivamente a pressão inicial e a temperatura inicial.

Lei de Gay-Lussac

A lei de Gay-Lussac é a lei que rege as transformações de um gás perfeito à pressão constante. Essa lei, apesar de levar o nome de Gay-Lussac, já havia sido descoberta pelo físico e químico A.C. Charles. Segundo a lei, quando um gás sofre uma transformação isobárica o volume do gás é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. Matematicamente essa lei pode ser expressa da seguinte forma:

Onde V_o e T_o correspondem respectivamente ao volume inicial e à temperatura inicial.

Por Marco Aurélio da Silva