{"id":93931,"date":"2023-07-02T12:00:00","date_gmt":"2023-07-02T15:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/?p=93931"},"modified":"2024-09-23T16:18:45","modified_gmt":"2024-09-23T19:18:45","slug":"lei-dos-gases-ideais","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/lei-dos-gases-ideais\/","title":{"rendered":"Lei dos gases ideais: o que \u00e9, como se aplica e f\u00f3rmulas"},"content":{"rendered":"<p>Na qu&iacute;mica, os gases ideais s&atilde;o aqueles que obedecem naturalmente &agrave; teoria da octeto, sempre com 8 el&eacute;trons na camada de val&ecirc;ncia. Esses materiais n&atilde;o agem ou reagem muito pouco com outras subst&acirc;ncias. Nesse sentido, a lei dos gases ideais trata sobre o comportamento f&iacute;sico-qu&iacute;mico deles no espa&ccedil;o.&nbsp;<p>Afinal, apesar de n&atilde;o participarem de rea&ccedil;&otilde;es qu&iacute;micas, os gases ideais podem ser descomprimidos ou comprimidos, esquentados ou resfriados, expandidos ou reduzidos em volume. E, justamente para isso, foi criada uma f&oacute;rmula que resume essas possibilidades. Leia mais e conhe&ccedil;a melhor o assunto!<\/p><div id=\"ez-toc-container\" class=\"ez-toc-v2_0_76 counter-hierarchy ez-toc-counter ez-toc-transparent ez-toc-container-direction\">\n<div class=\"ez-toc-title-container\"><p class=\"ez-toc-title\" style=\"cursor:inherit\">Navegue pelo conte\u00fado<\/p>\n<\/div><nav><ul class='ez-toc-list ez-toc-list-level-1 ' ><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-1\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/lei-dos-gases-ideais\/#O-que-e-a-lei-dos-gases-ideais\" >O que &eacute; a lei dos gases ideais?<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-2\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/lei-dos-gases-ideais\/#Lei-de-Boyle\" >Lei de Boyle<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-3\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/lei-dos-gases-ideais\/#Lei-de-Gay-Lussac\" >Lei de Gay-Lussac<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-4\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/lei-dos-gases-ideais\/#Lei-de-Charles\" >Lei de Charles<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-5\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/lei-dos-gases-ideais\/#Equacao-de-Clapeyron\" >Equa&ccedil;&atilde;o de Clapeyron<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-6\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/lei-dos-gases-ideais\/#Equacao-geral-dos-gases-perfeitos\" >Equa&ccedil;&atilde;o geral dos gases perfeitos<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-7\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/lei-dos-gases-ideais\/#Questoes-sobre-lei-dos-gases-ideais\" >Quest&otilde;es sobre lei dos gases ideais<\/a><\/li><li class='ez-toc-page-1 ez-toc-heading-level-2'><a class=\"ez-toc-link ez-toc-heading-8\" href=\"https:\/\/vestibulares.estrategia.com\/portal\/materias\/fisica\/lei-dos-gases-ideais\/#Estude-com-o-Estrategia-Vestibulares\" >Estude com o Estrat&eacute;gia Vestibulares!<\/a><\/li><\/ul><\/nav><\/div>\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-o-que-e-a-lei-dos-gases-ideais\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"O-que-e-a-lei-dos-gases-ideais\"><\/span>O que &eacute; a lei dos gases ideais?<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>A Lei dos gases ideais &eacute; o nome gen&eacute;rico que engloba um conjunto de formula&ccedil;&otilde;es qu&iacute;micas e f&iacute;sicas a respeito dos gases ideais. Em todas elas, s&atilde;o observadas pelo uma das vari&aacute;veis entre press&atilde;o, temperatura e volume do g&aacute;s durante a transforma&ccedil;&atilde;o f&iacute;sica.&nbsp;<\/p><p>&Eacute; necess&aacute;rio ressaltar que o <a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=d76dAl5bPS0&amp;pp=ygUkZ2FzZXMgaWRlYWlzIGVzdHJhdGVnaWEgdmVzdGlidWxhcmVz\" target=\"_blank\">estudo dos gases ideias<\/a>, nesse ponto de vista, n&atilde;o abrange altera&ccedil;&otilde;es moleculares ou qu&iacute;micas: o n&uacute;mero de mols, &aacute;tomos, part&iacute;culas, a quantidade de massa e os elementos presentes no sistema ser&atilde;o exatamente os mesmos, antes e depois do processo.&nbsp;<\/p><p>Ent&atilde;o, o que realmente sofre mudan&ccedil;as &eacute; a agita&ccedil;&atilde;o das mol&eacute;culas, o quanto elas est&atilde;o pr&oacute;ximas umas &agrave;s outras e o espa&ccedil;o que elas podem ocupar no sistema em quest&atilde;o. As transforma&ccedil;&otilde;es gasosas podem acontecer em diferentes contexto: sob a mesma temperatura o tempo todo (isot&eacute;rmica), sob a mesma press&atilde;o (isob&aacute;rica) ou com um volume fixo (isovolum&eacute;trica). Vamos estudar cada uma.<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-lei-de-boyle\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Lei-de-Boyle\"><\/span>Lei de Boyle<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>Estudada e desenvolvida pelo f&iacute;sico-qu&iacute;mico Robert Boyle (1627-1691), a Lei de Boyle traz informa&ccedil;&otilde;es a respeito de uma transforma&ccedil;&atilde;o gasosa ideal, em condi&ccedil;&otilde;es de isotermia &mdash; com a mesma temperatura do in&iacute;cio ao fim do processo.&nbsp;<\/p><p>Ao observar esse tipo de processo f&iacute;sico-qu&iacute;mico, notou-se que a multiplica&ccedil;&atilde;o entre press&atilde;o e volume &eacute; sempre uma constante para os gases ideais. Com isso, a press&atilde;o (p) e o volume (V) s&atilde;o duas grandezas inversamente proporcionais.&nbsp;<\/p><p>p = k\/V<\/p><p>p = press&atilde;o em N\/m<sup>2<\/sup><\/p><p>V = volume em m<sup>3<\/sup><\/p><p>k = constante da transforma&ccedil;&atilde;o<\/p><p>Tamb&eacute;m &eacute; poss&iacute;vel descrever essa lei dos gases ideais assim: p.V = k.&nbsp;<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-lei-de-gay-lussac\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Lei-de-Gay-Lussac\"><\/span>Lei de Gay-Lussac<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>O qu&iacute;mico franc&ecirc;s Joseph Gay-Lussac (1778-1850), notou que tamb&eacute;m existe um padr&atilde;o matem&aacute;tico para as transforma&ccedil;&otilde;es gasosas isovolum&eacute;tricas ou isom&eacute;tricas, quando o volume do g&aacute;s n&atilde;o &eacute; alterado em nenhum momento do processo.<\/p><p>Nesse caso, a press&atilde;o exercida pelo material gasoso ser&aacute; diretamente proporcional &agrave; temperatura&nbsp; (T) dele. De forma que a divis&atilde;o entre p e T ser&aacute; sempre uma constante k.<\/p><p>p\/T = k<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-lei-de-charles\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Lei-de-Charles\"><\/span>Lei de Charles<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>Com o objetivo de entender, agora, as transforma&ccedil;&otilde;es do tipo isob&aacute;ricas, o f&iacute;sico franc&ecirc;s Jacques Charles (1746-1823) estudou esses processos. Ele notou que quando a press&atilde;o do sistema mant&eacute;m-se igual, o volume e a temperatura s&atilde;o diretamente proporcionais entre si.&nbsp;<\/p><p>Semelhantemente ao que vimos no t&oacute;pico anterior, a divis&atilde;o entre volume e temperatura resulta em uma constante &uacute;nica para aquele g&aacute;s.&nbsp;<\/p><p>&nbsp;V\/T = k<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-equacao-de-clapeyron\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Equacao-de-Clapeyron\"><\/span>Equa&ccedil;&atilde;o de Clapeyron<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>A mais famosa das leis dos gases ideais, a equa&ccedil;&atilde;o de Clapeyron sintetiza o conhecimento postulado por Boyle, Gay-Lussac, Charles e outros f&iacute;sicos para formar uma &uacute;nica f&oacute;rmula qu&iacute;mica, com todas as grandezas quantificadas.<\/p><p>Nesse caso, o f&iacute;sico e qu&iacute;mico Benoit Clapeyron (1799-1864) uniu as grandezas importantes para a transforma&ccedil;&atilde;o de gases ideais com o conhecimento da qu&iacute;mica. Para isso, foi utilizada uma constante que relaciona quantidade de energia, temperatura e n&uacute;mero de mols da subst&acirc;ncia, que &eacute; chamada de Constante Universal dos gases perfeitos &eacute; representada por R = 8,31 J\/mol.K.<\/p><p>Embora o n&uacute;mero de mol do g&aacute;s ideal n&atilde;o se altere durante as transforma&ccedil;&otilde;es f&iacute;sicas, Clapeyron notou que essa informa&ccedil;&atilde;o seria importante para se relacionar com R. Foi assim que se estabeleceu a famosa Equa&ccedil;&atilde;o de Clapeyron:<\/p><p>p.V = n.R.T<\/p><p>p = press&atilde;o, em geral, medida dem N\/m<sup>2<\/sup> ou atm<\/p><p>V = volume, em geral, medido em L ou m<sup>3<\/sup><\/p><p>n = n&uacute;mero de mols<\/p><p>R = constante universal dos gases perfeitos<\/p><p>T = temperatura, em geral, aparece em K ou &ordm;C<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-equacao-geral-dos-gases-perfeitos\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Equacao-geral-dos-gases-perfeitos\"><\/span>Equa&ccedil;&atilde;o geral dos gases perfeitos<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>Depois de tantos estudos a respeito dos gases perfeitos, transforma&ccedil;&otilde;es isom&eacute;tricas, isob&aacute;ricas e isot&eacute;rmicas, era necess&aacute;rio entender como seria o comportamento nos casos em que todas as grandezas importantes fossem alteradas. Ou seja, se houver altera&ccedil;&atilde;o em temperatura, press&atilde;o e volume ao mesmo tempo, quais ser&atilde;o os novos valores encontrados?<\/p><p>Com base nisso, foram estabelecidos dois momentos no processo f&iacute;sico: o estado inicial (1) e a configura&ccedil;&atilde;o final (2). De forma que:<\/p><p>p<sub>1<\/sub>.V<sub>1<\/sub>\/T<sub>1<\/sub> =&nbsp; p<sub>2<\/sub>.V<sub>2<\/sub>\/T<sub>2<\/sub><\/p><p>Essa f&oacute;rmula, por ser uma s&iacute;ntese geral das tr&ecirc;s primeiras estudadas neste artigo, tamb&eacute;m sintetiza o comportamento quando uma das grandezas fica constante. Afinal, se T<sub>1<\/sub> = T<sub>2<\/sub>, esse valor pode ser &ldquo;cortado&rdquo; do c&aacute;lculo sem preju&iacute;zos matem&aacute;ticos &mdash; o mesmo acontece para press&atilde;o e volume.<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-questoes-sobre-lei-dos-gases-ideais\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Questoes-sobre-lei-dos-gases-ideais\"><\/span>Quest&otilde;es sobre lei dos gases ideais<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>(UEA &ndash; 2014) Em um cilindro de a&ccedil;o de 20 L de capacidade encontra-se armazenado 5 mol de g&aacute;s oxig&ecirc;nio medicinal a 300 K. Dado P &sdot; V = n &sdot; R &sdot; T (R = 0,08 atm &sdot; L &sdot; K<sup>&ndash;1 <\/sup>&sdot; mol<sup>&ndash;1<\/sup>), a press&atilde;o que o g&aacute;s oxig&ecirc;nio exerce neste cilindro &eacute;<\/p><p>a) 5 atm.<\/p><p>b) 2 atm.<\/p><p>c) 3 atm.<\/p><p>d) 4 atm.<\/p><p>e) 6 atm.<\/p><p>Vamos aplicar a f&oacute;rmula, que inclusive foi descrita no enunciado. Veja que a constante universal dos gases perfeitos (R), foi referida em outras unidades, por isso seu valor &eacute; diferente daquele proposto no in&iacute;cio do artigo.&nbsp;<\/p><p>Nesse caso, basta utilizar os valores fornecidos pela quest&atilde;o e aplicar a f&oacute;rmula:<\/p><p>P = ?<\/p><p>V = 20 L<\/p><p>n = 5 mol<\/p><p>R = 0,08 atm &sdot; L &sdot; K<sup>&ndash;1<\/sup> &sdot; mol<sup>&ndash;1<\/sup><\/p><p>T = 300 K&nbsp;<\/p><p>???? &#8729; ???? = n &#8729; R &#8729; T<\/p><p>???? &#8729; 20 ???? = 5 mol &#8729; 0,08 &#8729; 300 K<\/p><p>???? = 6 ????????????&nbsp;<\/p><p>De forma que a alternativa correta &eacute; a <strong>letra E<\/strong>.<\/p><h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-estude-com-o-estrategia-vestibulares\"><span class=\"ez-toc-section\" id=\"Estude-com-o-Estrategia-Vestibulares\"><\/span>Estude com o Estrat&eacute;gia Vestibulares!<span class=\"ez-toc-section-end\"><\/span><\/h2><p>A Coruja tem um banco de quest&otilde;es com exerc&iacute;cios de provas de diversas bancas, resolu&ccedil;&atilde;o e gabarito. 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