Gases: Conceito, Gás Ideal e Variáveis de Estado de um Gás


A atmosfera é uma mistura gasosa que envolve a superfície da Terra e se estende até uma altura de 10 km. Em decorrência de sua composição, é possível respirar. Além disso, sua existência permite que aviões, balões e pássaros voem. É importante conhecer e aplicar os prin­cipais conceitos sobre gases em relação às atividades cotidianas.

Estados físicos da matéria

Os estados físicos conhecidos da matéria são sólido, líquido e gasoso. O estado sólido é aquele que apresenta forma e vo­lume constantes, força de coesão muito maior que a de repulsão, menor energia cinética média das partículas, menor distância entre partículas, retículo cristalino e ape­nas movimento vibratório.

Gases

O estado líquido apresenta forma variável, volume constante, força de coesão semelhante à de repulsão, in­termediária energia cinética média das partículas, distân­cia intermediária entre as partículas, movimento vibra­tório, um certo movimento de deslocamento e ausência de retículo cristalino.
O estado gasoso é aquele que apresenta forma e vo­lume variáveis (do recipiente), força de repulsão muito maior que a de coesão, maior distância entre as partícu­las, maior energia cinética média, ausência de retículo cristalino e movimento vibratório associado a desloca­mento total de modo desordenado, ou seja, caótico.

Diferença entre gás e vapor

Um material no estado gasoso pode se apresentar sob a forma de vapor ou gás: vapor é todo material gasoso que, por compressão, se liquefaz; gás é todo material gasoso que, por compressão, não se liquefaz. mÉ possível verificar se um material gasoso está sob a forma de gás ou vapor comparando sua temperatura real com a crítica, que é a máxima temperatura em que pode ocorrer a liquefação por compressão. Acima dela, não ocorre liquefação.
Isto quer dizer que, se a temperatura real é superior à crítica, o material se encontra na forma gás. Na situa­ção oposta, ou seja, se a temperatura do material é infe­rior à crítica, o material gasoso se encontra sob a forma de vapor. A temperatura crítica é determinada experimen­talmente e depende da natureza do composto, isto é, cada substância tem a sua temperatura crítica.

Gás ideal

É todo aquele que apresenta o seguinte conjunto de características:
•        não há interação entre as partículas;
•        as colisões das partículas entre si e entre as partí­culas e as paredes do recipiente são perfeitamente elásticas (conservação da energia cinética);
•        o volume total das partículas é desprezível em relação ao volume do recipiente.
• Um gás real se aproxima de um ideal quando está submetido a baixas pressões e altas temperaturas.

Variáveis de estado de um gás

São grandezas que definem as condições de estado de um gás.

Variáveis de estado de um gás – pressão (P)

A pressão é definida como a razão entre a força (F) e a área de aplicação dessa força (A). Matematicamente, apresenta-se: Um gás exerce pressão sobre o recipiente pelo cho­que entre as partículas e as paredes do recipiente. Quan­do a partícula colide com a parede, exerce sobre ela uma força que é aplicada em uma área dessa parede, definin­do assim a pressão do gás.

As principais unidades de pressão são atmosfera (atm) e milímetros de mercúrio (mmHg). A relação entre as unidades é
l atm = 760 mmHg – Para converter um valor de atm para mmHg, multi­plica-se por 760. Para a conversão de mmHg para atm, divide-se por 760. Observe os exemplos a seguir.
2 atm • 760 = l 520 mmHg 380 mmHg : 760  =  0,5 atm

Variáveis de estado de um gás – volume (V)

O estado gasoso apresenta volume variável, isto é, o volume do material gasoso é a capacidade plena do reci­piente que o contém. As principais unidades de volume são litro e milili­tro. A relação entre as unidades é l i = l 000 ml. Para converter um valor de l para ml, multiplica-se por l 000. Para a conversão de ml para l, divide-se por l 000. Observe os exemplos a seguir.

2 i • l 000 = 2 000 mi l 500 ml : l 000 = 1,5 í

Variáveis de estado de um gás – temperatura absoluta (T)

A temperatura de um material mede o grau de agi­tação molecular. Quanto maior o grau de agitação das moléculas, maior a temperatura do material. A escala de temperatura usada é a absoluta. Uma escala é dita abso­luta quando o zero corresponde a nenhuma agitação molecular. A escala absoluta usada é a Kelvin. A conversão en­tre graus Celsius (C) e Kelvin (K) é feita aplicando-se esta relação: K = C + 273.