Estudo dos Gases – O que é? Características, Fórmula e Exercícios

Os gases estão presentes no nosso cotidiano tão frequentemente que os respiramos todos os dias. O oxigênio é o gás fundamental para a manutenção da vida. Daí vemos a importância do estudo dos gases, que compreende a análise destas substâncias que estão no estado termodinâmico mais simples.

No entanto, é importante ressaltar a diferença entre gases e vapor. Substâncias que, em temperatura e pressão ambiente, se encontram no estado gasoso são gases, já outras substâncias que nestas condições são sólidas ou líquidas e mudam para o estado gasoso são chamadas de vapor.

[VEJA TAMBÉM: LEI DOS GASES – O QUE É?]

O que é o estudo dos gases?

Gases são compostos moleculares que representam um estado físico da matéria no qual o volume, a densidade e a forma não são definidos.

Características

Os gases apresentam as seguintes características:

• Alto grau de desordem: as partículas ficam distantes umas das outras;
• Altamente compressíveis;
• Expansíveis;
• Ocupam o volume total do recipiente no qual se encontram;
• Formam misturas homogêneas com outros gases.

Dessa forma, as propriedades utilizadas para estudar o comportamento dos gases são:

Pressão: é a medida da força que um gás exerce sobre um recipiente em determinada área;

Volume: medida do espaço que o gás ocupa em determinado recipiente;

Temperatura: é a medida do grau de agitação das moléculas de um gás (energia cinética).

Composição

Um gás é formado por átomos que apresentam pouca interação entre eles.

Gás ideal: um gás é chamado de ideal e é utilizado para que possamos o estudar quando está sob as determinadas condições hipotéticas:

• Ser formado por inúmeras partículas em desordem;
• O volume de cada molécula for desprezível;
• As colisões entre as moléculas são muito rápidas;
• As forças entre as moléculas são desprezíveis.

Equação geral dos gases ideais

Assim, surge a Lei dos Gases Ideais, que descreve seu comportamento:

Sendo:

P: pressão do gás (N/m²);
V: volume (m³);
n: número de moles (mol);
R: constante universal dos gases (J/K.mol);
T: temperatura (K).

Constante universal dos gases (R): esta constante foi determinada pela Lei de Avogrado, que determina que, sob as condições ideias (temperatura 273,15 K e pressão 1 atm), 1 mol de determinado gás preenche um volume de 22,415 L.

Assim, temos que R = 8,314 J/K.mol ou 1,986 cal/k.mol. Este valor é utilizado em todas as equações gerais dos gases ideais.

Para as propriedades pressão (P), volume (V) e temperatura (T), os gases ideias comportam-se de acordo com as fórmulas:

Sendo K uma constante.

Exemplos

A seguir, estão alguns dos gases que podem ser encontrados à temperatura ambiente:

• H₂S: Sulfeto de hidrogênio;
• CH₄: Metano;
• SO₂: Dióxido de enxofre.

Exercícios resolvidos

1. (UFPE) Um vendedor de balões de gás na Praia de Boa Viagem, em Recife, utiliza um cilindro de 60L de Hélio a 5atm de pressão, para encher os balões. A temperatura do ar é 30ºC e o cilindro está em um local bem ventilado na sombra. No momento em que o vendedor não conseguir mais encher nenhum balão, qual o volume e a pressão do gás Hélio restante no cilindro?

a) V = 0 L; P = 0 atm

b) V = 22,4 L; P = 1 atm

c) V = 60 L; P = 1 atm

d) V = 10 L; P = 5 atm

e) V = 60 L e P = 0 atm

Alternativa “c”. O volume é de 60L porque os gases sempre ocupam todo o espaço do recipiente no qual estão. A pressão é de 1atm, pois é a pressão atmosférica ao nível do mar, e não havendo mais diferença de pressão entre o interior e o exterior do cilindro, o gás não será deslocado, em função da diferença de pressão.

2. (F.M. Itajubá – MG) O comportamento de um gás real aproxima-se do de um gás ideal quando:

a) submetido a baixas temperaturas.
b) submetido a baixas temperaturas e baixas pressões.
c) submetido a altas temperaturas e altas pressões.
d) submetido a altas temperaturas e baixas pressões.
e) submetido a baixas temperaturas e altas pressões.

Alternativa “d”. Um gás real aproxima-se do ideal quanto maior for sua temperatura e menor for sua pressão.