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Teoria cinética dos gases

Física

A teoria cinética dos gases permite determinar a relação entre grandezas macroscópicas a partir do estudo do movimento de átomos e moléculas.
Os físicos Boltzmann e Maxwell foram os principais responsáveis pela teoria cinética dos gases
Os físicos Boltzmann e Maxwell foram os principais responsáveis pela teoria cinética dos gases
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No estudo dos gases ideais vemos que um gás é composto por átomos e moléculas, que se movem de acordo com as leis estabelecidas pela cinemática. Em um gás, suas partículas normalmente estão muito distantes uma das outras, tendo o vazio entre si. Vemos também que a principal característica dos gases é de praticamente só existir interação entre suas partículas quando elas colidem umas com as outras.

Com relação à Lei dos Gases Ideais, podemos dizer que ela nos mostra a relação entre pressão, volume, temperatura e número de mols. Essa relação é obtida a partir de um modelo simples para os gases, que permite determinar a relação entre grandezas macroscópicas a partir do estudo do movimento de átomos e moléculas. A teoria cinética dos gases se baseia em quatro postulados:

1 – o gás é formado por moléculas que se encontram em movimento desordenado e permanente. Cada molécula pode ter velocidade diferente das demais.

2 – cada molécula do gás interage com as outras somente por meio de colisões (forças normais de contato). A única energia das moléculas é a energia cinética.

3 – todas as colisões entre as moléculas e as paredes do recipiente que contém o gás são perfeitamente elásticas. A energia cinética total se conserva, mas a velocidade de cada molécula pode mudar.

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4 – as moléculas são infinitamente pequenas. A maior parte do volume ocupado por um gás é espaço vazio.

Partindo desses postulados, Boltzmann e Maxwell mostram que a energia cinética média do total de moléculas de um gás ideal é proporcional à temperatura conforme a expressão:

Onde k é a constante de Boltzmann e N é o número de moléculas. O valor de k pode ser calculado a partir da constante dos gases R e do número de Avogadro NA por

A expressão obtida mostra que a temperatura é proporcional à energia cinética média das moléculas de um gás ideal. Assim, vemos que a temperatura é uma média do grau de agitação das moléculas de um gás. Usando o número de mols, temos:

Por Domiciano Marques
Graduado em Física

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

SILVA, Domiciano Correa Marques da. "Teoria cinética dos gases"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/teoria-cinetica-dos-gases.htm. Acesso em 21 de julho de 2019.

Lista de Exercícios
Questão 1

O termo Mol, usado no estudo dos gases, é utilizado, de uma forma bastante geral, para indicar uma quantidade definida de partículas. Essa quantidade de partículas é conhecida como:

a) número quântico.
b) número elementar.
c) número perfeito.
d) número de Clapeyron.
e) número de Avogadro.

Questão 2

Determine qual é o volume que um mol de um gás perfeito, em condições normais de temperatura e pressão, ocupa e marque a opção correta.

a) V = 2,24 L
b) V = 22,4 L
c) V = 223, 86 L
d) V = 3,33 L
e) V = 5 L

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