Física para o Enem: O que saber sobre os gases?

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Os gases são fluidos que apresentam deslocamento livre das partículas que os constituem, ou seja, quando colocados em um recipiente possuem a capacidade de ocupa-lo por completo. Além disso, os gases são elementos químicos que não apresentam valores como volume, densidade e forma definidos, fazendo com que as suas propriedades sejam sempre variáveis.

Alguns fatos sobre os gases:

  • Os gases são compostos de moléculas ou de átomos.
  • O estado gasoso é um dos três estados físicos da matéria.
  • O ar que respiramos é constituído, em sua maior parte,  pelo gás nitrogênio (N2) e de gás oxigênio (O2).
  • Os únicos gases formados somente por átomos são os gases nobres, pertencentes à família 18 da tabela periódica.

Os gases ideais

Os gases ideais são definidos como aqueles em que a colisão entre os átomos e moléculas são completamente elásticos, ou seja, a quantidade de movimento é conservada nessas condições. Além disso, um gás ideal não irá apresentar atração e nem repulsão entre as suas moléculas.

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Lei geral dos gases perfeitos  

Na natureza, os gases ideais não são facilmente encontrados, pois são apenas um modelo idealizado por químicos. Entretanto, no Enem e em outros vestibulares, é muito comum encontrar exercícios que envolvam os gases perfeitos. A expressão que determina a lei geral dos gases perfeitos é essa:

Onde:

P = Pressão | V = Volume | n = Número de mols | R = Constante Universal dos Gases Perfeitos | T = Temperatura

Curiosidade: a lei dos gases perfeitos ou Equação de Clapeyron é a junção das três principais leis dos gases, que iremos falar mais a frente.

Entendendo as propriedades

Pressão: a pressão é a somatória das forças exercidas pelas moléculas de um gás durante a colisão entre elas e com a parede do recipiente em que estão contidas.

Temperatura: estado térmico das partículas de um gás.

Volume: espaço ocupado por um gás em um determinado recipiente.

Constante Universal dos Gases: constante física que relaciona a quantidade de um gás com a pressão e temperatura. Normalmente representada pelo valor 8,31.

Número de mols: relação entre a massa m do gás (expressa em gramas) e a massa molar M.

Lei de Boyle

De acordo com a Lei de Boyle, todo gás contido em um sistema fechado, ou seja, em que sua temperatura se mantém constante, terá a sua pressão inversamente proporcional ao volume ocupado no recipiente. Matematicamente falando…

Po.Vo= P.V

Onde p0 e V0 são respectivamente a pressão inicial e o volume inicial.

Lei de Charles

Esta lei mostra que a pressão de um gás é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta quando o volume é constante.  Matematicamente falando…

Po/To = P/T

Onde p0 e T0 são respectivamente a pressão inicial e o temperatura inicial.

Lei de Gay-Lussac

A terceira e última lei dos gases diz que em uma transformação isobárica, onde a pressão é constante, a temperatura e o volume são grandezas diretamente proporcionais. Ou seja…

Vo/To = V/T 

Onde Vo e e To são respectivamente o volume inicial e temperatura inicial.

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