Variáveis de Estado Físico e Lei Geral dos Gases

Variáveis de Estado Físico

Em termodinâmica, as variáveis de estado físico referem-se apenas ao estado físico momentâneo do sistema.

• Temperatura (T)

A temperatura é usada para medir o estado de agitação das partículas de um gás. É comum usarmos a temperatura em Kelvin (K), que é adquirida através da temperatura em Celsius (ºC), usando a seguinte relação:

T_K = T_ºC + 273

Onde:

T_K = Temperatura em Kelvin (K)

T_ºC = Temperatura em graus Celsius (ºC)

• Volume (V)

Em relação aos gases, devemos saber que estes não possuem volume, e nem forma própria. Porém, quando falamos do volume de um gás, devemos ter em mente que o volume dele é o volume do recipiente que ocupa. Geralmente a unidade usada é em litros (L) ou em m³ (metros cúbicos).

Onde:

1 L = 10 m³

• Pressão (P)

A pressão de um gás ocorre quando as moléculas se chocam com a parede do recipiente. Ela é considerada a consequência dessa colisão. É considerada também uma grandeza escalar, ou seja, ela é a razão que fica entre a intensidade da força resultante e a área da superfície. É usada a unidade ATM (atmosferas) ou mmHg (milímetros de mercúrio) ou ainda em Pascal.

Onde:

1 ATM = 760 mmHg ≈ 10⁵ Pascal

Lei Geral dos Gases Perfeitos

A expressão que determina a lei geral para os gases perfeitos pode ser vista da seguinte forma:

Onde p_o, V_o e T_o são respectivamente a pressão inicial, volume inicial e temperatura inicial. Essa é uma expressão que é utilizada para quando as variáveis de um gás apresentar variações.

Lei de Boyle

Robert Boyle, físico e químico, foi quem determinou a lei que rege as transformações sofridas por um gás, quando sua temperatura é mantida constante. Sua lei diz que quando um gás sofre uma transformação isotérmica, a pressão dele é inversamente proporcional ao volume ocupado. Dessa lei obtemos que como T_o = T temos que:

p_oV_o = pV

Lei de Charles

A lei de Charles é a lei que rege as transformações de um gás perfeito a volume constante. Essas transformações são chamadas de transformações isocóricas ou isométricas. Segundo essa lei, quando uma massa de gás perfeito sofre transformação isocórica, a sua pressão é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. Matematicamente essa lei pode ser expressa da seguinte forma:

Onde p_o e T_o são respectivamente a pressão inicial e a temperatura inicial.

Lei de Gay-Lussac

A lei de Gay-Lussac é a lei que rege as transformações de um gás perfeito à pressão constante. Essa lei, apesar de levar o nome de Gay-Lussac, já havia sido descoberta pelo físico e químico A.C. Charles. Segundo a lei, quando um gás sofre uma transformação isobárica o volume do gás é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. Matematicamente essa lei pode ser expressa da seguinte forma:

Onde V_o e T_o correspondem respectivamente ao volume inicial e à temperatura inicial.

No próximo post: Transformações Gasosas (Gráficos) e Vasos Comunicantes