Lei dos gases: Característica e Lei dos gases

Há indícios de que os estudos dos gases iniciaram por volta do final do século XVIII, tão logo alguns cientistas perceberam que na relação pressão – volume – temperatura de uma amostra de gás era possível se obter uma fórmula válida a todos os gases.

Os estudiosos acreditavam que os gases se comportavam todos da mesma forma, portanto, uma única fórmula seria válida a todos.

Um dos grandes nomes do estudo dos gases foi Torricelli, responsável por medir a pressão e apresentar determinadas explicações sobre tal fenômeno. Já o primeiro a utilizar o termo “gás” foi o belga naturalista, alquimista e químico Jean-Baptiste.

Gás deriva do grego e quer dizer “caos”, ao mesmo tempo significa “espaço vazio”.

Característica dos gases

Pode-se dizer que esta substância apresenta algumas características bem específicas, como por exemplo, ocupar totalmente o volume de um determinado recipiente em que está alojado, e, é claro, tal fato não depende de sua quantidade.

Mas isso tem uma explicação que acaba nos levando a outra de suas características: os gases se comportam de forma desordenada em razão do grau e liberdade que possuem, por isso ocupam todo o espaço que lhes é oferecido.

Além disso, os gases têm grande capacidade de compressão.

Gases ideais

São chamados “gases ideais” ou “gases perfeitos” modelos utilizados para facilitar o estudo sobre tais substâncias. É importante salientar que as leis dos gases trabalham tendo como modelo os “gases perfeitos”, na medida em que uma das variáveis será constante enquanto as outras duas inconstantes.

Entre as características dos gases ideais estão: movimento desordenado e não interativo entre as moléculas, a colisão das moléculas dos gases são elásticas, além disso, possuem massa baixa e densidade e volume quase inexistente, e por fim, ausência de forças de repulsão ou atração.

Lei dos gases

São três as leis dos gases criadas entre os Séculos XVIII e XIX, cada uma contribui de maneira eficiente para os estudos sobre estas substâncias e suas propriedades (volume, pressão e temperatura). Vamos a cada uma delas:

Lei de Boyle: Transformação Isotérmica

Esta lei foi proposta pelo físico e químico irlandês Robert Boyle (1627 – 1691). Como é perceptível por meio do título, ela trata das transformações isotérmicas, trocando em miúdos, ela quer dizer que a uma temperatura constante, pressão e volume também serão constantes, ou, inversamente proporcionais, mas é bom lembrar que isso é válido para os gases ideais. Esta lei foi publicada no ano de 1662 e pode ser representada pela seguinte equação matemática:

PV = k1

Onde: P = pressão (Pa)

V = volume (m3) de gás

K1 = constante na equação (medido em joules)

Experimentalmente esta lei pode ser determinada a partir de um manômetro em um recipiente de volume variável.

Lei de Gay – Lussac: Transformação Isobárica

Proposta pelo químico e físico francês Joseph Louis Gay – Lussac (1778 – 1850) demonstra a transformação isobárica, que quer dizer que quando a pressão do gás é constante, temperatura e volume serão diretamente proporcionais. Pode ser expressa pela seguinte fórmula:

V = K.T

Onde: V = volume do gás

T = temperatura

K = constante da pressão (isobárica)

Lei de Charles: Transformação Isométrica

Proposta pelo físico e químico francês Jacques Alexandre Cesar Charles (1746 – 1823) refere-se às transformações isométricas dos gases perfeitos. É denominada ainda de “Lei dos Volumes”, nesta lei define-se que para um gás ideal seu volume será constante enquanto pressão e temperatura forem diretamente proporcionais. Pode ser expressa a partir da seguinte fórmula:

V = P.T

Onde: V = Volume

P = Pressão

T = Temperatura

Pode ser encontrada usando-se a teoria cinética dos gases, ou ainda, uma taça de aquecimento ou resfriamento com volume variável.

Lei dos gases – Lei dos gases ideais

A equação geral, ou, lei geral dos gases é constituída pela combinação das três leis que foram citadas acima. Nesta equação geral temos a relação entre pressão, volume e temperatura de uma massa fixa de gás.

Contudo, tão logo foi adicionada a Lei de Avogadro a lei geral a qual nos referimos no início deste tópico passa a ser a lei dos gases ideais. Podemos representá-la pela seguinte equação:

PV = kN

Onde: k = constante de Boltzmann

N = número de moléculas

Mas lembre-se, esta equação só é precisa para gases ideais, pois, não leva em conta os efeitos “diversos intermoleculares”. Mas, apesar disso, esta é uma boa lei para a maioria dos gases que estão sobre temperatura e pressão moderadas.

Sobre esta lei é bom citarmos alguns pontos: Se temperatura e pressão permanecerem constantes, o volume do gás é diretamente proporcional ao número de moléculas do gás. Contudo, se volume e temperatura são constantes a pressão será diretamente proporcional ao número de moléculas do gás.

Com relação ao número de moléculas de gás e temperatura constantes o resultado deve ser pressão inversamente proporcional ao volume. Já, se mudanças de temperatura e número de moléculas de gás permanecem constantes, então ou volume ou pressão mudam em proporção direta com a temperatura.