TERMOMETRIA CALORIMETRIA E TERMODIN MICA Aula 6 Maria

TERMOMETRIA, CALORIMETRIA E TERMODIN MICA – Aula 6 Maria Augusta Constante Puget (Magu)

Gás (1) �As características mais notáveis de um gás são a compressibilidade e a expansibilidade. �Assim, gás é um fluido que sofre grandes variações de volume quando submetido a pressões relativamente pequenas e que tende a ocupar todo o espaço que lhe é oferecido. �O estado de um gás é caracterizado pelos valores assumidos por três grandezas: o volume (V), a pressão (p) e a temperatura (T), que são chamadas variáveis de estado 2

Gás Ideal (1) � Um gás ideal ou perfeito é um gás hipotético, idealizado. Características: 1. É composto de partículas puntiformes, ou seja, de tamanho desprezível. 2. As forças de interação elétrica entre as partículas do gás são desprezíveis. 3. As partículas só interagem durante as colisões, que são perfeitamente elásticas (ou seja, nestas colisões, não há perda de energia na forma de calor). 3

Transformações Gasosas (1) � Certa quantidade de gás sofre uma transformação de estado quando ao menos duas de suas variáveis de estado sofrem alguma alteração. � Para um gás é impossível a alteração de apenas uma variável de estado. Quando uma dessas grandezas varia, necessariamente pelo menos uma outra também se altera. � Vamos estudar transformações em que uma das variáveis se mantém constante, enquanto as outras duas são alteradas. 4

Transformação Isocórica (Isométrica) (1) �Transformação na qual o volume se mantém constante, variandose a temperatura e a pressão do gás. �Consideremos uma certa massa de gás ideal ocupando um volume V, apresentando uma pressão inicial p 1 e temperatura inicial T 1. �Se ele for aquecido até que atinja uma temperatura final T 2, mantendo-se seu volume constante, observa-se que sua p 1 ; T 1 p 2 ; T 2 O êmbolo é travado para que o volume V se mantenha constante. 5

Transformação Isocórica (Isométrica) (2) � p 1 ; T 1 A volume constante, a pressão e a temperatura absoluta de um gás ideal são diretamente proporcionais. p 2 ; T 2 O êmbolo é travado para que o volume V se mantenha constante. 6

Transformação Isocórica (Isométrica) (3) � A volume constante, a pressão e a temperatura absoluta de um gás ideal são diretamente proporcionais. 7

Transformação Isocórica (Isométrica) (4) Gráficos �O gráfico de p X T é representado por uma reta que passa pela origem, se a temperatura estiver sendo expressa em escala absoluta (kelvin) (Fig. a). �Na escala Celsius (Fig. b), a reta intercepta o eixo temperaturas em T =p-2730(b) C. p das(a) 0 273 T(K) -273 0 T(0 C) Observe que no zero absoluto a pressão do gás se tornaria nula. Essa situação é irrealizável. 8

Transformação Isocórica (Isométrica) (5) Gráficos �Na transformação isocórica, o volume V é uma função constante em relação à pressão p (Fig. a) e em relação à temperatura T (Fig. b). V 0 (a) V p 0 (b) T(K) 9

Transformação Isobárica (1) �Transformação na qual a pressão se mantém constante, variando-se a temperatura e o volume do gás. �Submetendo-se certa massa de gás ideal ao processo experimental ilustrado ao lado, verifica-se quando a temperatura aumenta de T 1 para T 2, mantendo-se a pressão constante, o volume aumenta de V 1 para V 2. V 1; T 1 V 2; T 2 10

Transformação Isobárica (2) V 1; T 1 Sob pressão constante, o volume e a temperatura absoluta de um gás ideal são diretamente proporcionais. V 2; T 2 11

Transformação Isobárica (3) � Sob pressão constante, o volume e a temperatura absoluta de um gás ideal são diretamente proporcionais. 12

Transformação Isobárica (4) Gráficos �O gráfico de V X T é representado por uma reta que passa pela origem, se a temperatura estiver sendo expressa em escala absoluta (kelvin) (Fig. a). �Na escala Celsius (Fig. b), a reta intercepta o eixo das temperaturas em T = -2730 C. V (a) 0 273 V (b) -273 0 T(K) T(0 C) Observe que no zero absoluto o volume do gás se se reduziria a zero. Essa situação é irrealizável. 13

Transformação Isobárica (5) Gráficos �Na transformação isobárica, a pressão p é uma função constante em relação ao volume V (Fig. a) e em relação à temperatura T (Fig. b). p 0 (a) p V 0 (b) T(K) 14

Transformação Isotérmica (1) �Transformação na qual a temperatura é mantida constante, enquanto se varia a pressão p e o volume V do gás. �Se mantivermos certa massa de gás ideal à temperatura constante podemos reduzir o seu volume de um valor inicial V 1 para um valor final V 2. Verificamos que, neste processo, a sua pressão aumenta de um valor inicial p 1 para um valor final p 2. p 1 ; V 1 p 2 ; V 2 p 3 ; V 3 15

Transformação Isotérmica (2) � Verifica-se experimentalmente que os volumes e as pressões neste processo, relacionam-se da seguinte forma: p 1 ; V 1 p 1 V 1 = p 2 V 2 A uma temperatura constante, o volume e a pressão de um gás ideal são inversamente proporcionais. � Ou seja, quando a pressão aumenta, o volume diminui na mesma proporção e vice-versa. p 2 ; V 2 p 3 ; V 3 16

Transformação Isotérmica (3) p 1 V 1 = p 2 V 2 A uma temperatura constante, o volume e a pressão de um gás ideal são inversamente proporcionais. �Este resultado é conhecido como Lei de Boyle. �Robert Boyle (1627 -1691) foi um físico e químico irlandês autor de trabalhos sobre a combustão e a compressibilidade do ar. 17

Transformação Isotérmica (4) �Se Gráficos representarmos a pressão p no eixo das ordenadas e o volume V no eixo das abscissas, a curva que expressa a lei de Boyle (pressão inversamente proporcional ao volume) é uma curva denominada isoterma, que corresponde a um ramo de uma hipérbole equilátera. �Diferentes temperaturas originam diferentes isotermas. 18

Conceito de Mol e o Número de Avogadro (1) �O mol é definido como a quantidade de matéria que contém um número invariável de partículas (átomos, moléculas, elétrons ou íons). � Esse número invariável de partículas é a constante de Avogadro, cujo valor aproximado é 6, 02 x 1023. � Assim, 1 mol de oxigênio (O 2) encerra 6, 02 x 1023 moléculas de oxigênio; 1 mol de hidrogênio (H 2) contém 6, 02 x 1023 moléculas de hidrogênio. Amedeo Avogadro, (Turim, 9 de agosto de 1776 — Turim, 9 de julho de 1856), foi um advogado e físico italiano. É mais conhecido por suas contribuições para a teoria molecular. 19

Conceito de Mol e o Número de Avogadro (2) �Da mesma forma que uma dúzia de bolinhas de chumbo não tem a mesma massa que uma dúzia de bolinhas de isopor, 1 mol de oxigênio não tem a mesma massa que 1 mol de hidrogênio, já que cada molécula de oxigênio tem massa maior do que cada molécula de hidrogênio. �A massa de 1 mol de moléculas em gramas, isto é, a massa de 6, 02 x 1023 moléculas de uma substância é denominada massa molar da substância, sendo representada por M. 20

Conceito de Mol e o Número de Avogadro (3) � 21

Equação de Clapeyron (1) � Paul Émile Clapeyron (Paris, 26 de Fevereiro de 1799 — Paris, 28 de Janeiro de 1864) foi um engenheiro e físico francês. Reunindo as leis experimentais de Boyle. Mariotte, Charles, Gay. Lussac e Avogadro estabeleceu a equação de estado dos gases 22

Equação de Clapeyron (2) � 23

Lei Geral dos Gases Perfeitos (1) � Estado 1: p 1; V 1; T 1 Estado 2: p 2; V 2; T 2 p 1 V 1 = n. RT 1 p 2 V 2 = n. RT 2 24

Lei Geral dos Gases Perfeitos (2) � 25

Lei Geral dos Gases Perfeitos (3) � 26