Lei dos Gases


A Lei dos Gases, foram criadas por físico-químicos entre os séculos XVII e XIX. As três leis dos gases são denominadas: Lei de Boyle (transformação isotérmica), Lei de Gay-Lussac (transformação isobárica) e a Lei de Charles (transformação isométrica). Cada uma delas contribuíram para os estudos sobre os gases e suas propriedades, a saber: volume, pressão e temperatura.

Gases

Os gases são fluidos que não possuem forma, nem volume próprio, ou seja, a forma e o volume dos gases depende diretamente do recipiente no qual estão inseridos. Isso ocorre porque as moléculas dos gases, diferente dos sólidos, estão separadas umas das outras.

Gases Ideais

Note que os chamados “Gases Ideais” ou “Gases Perfeitos”, são modelos idealizados, utilizados para facilitar o estudo sobre os gases, uma vez que a maioria deles se comportam como um "gás ideal".

Importante ressaltar que as três leis dos gases expõem o comportamento dos gases perfeitos, na medida que uma das grandezas, seja pressão, temperatura ou volume, é constante, enquanto outras duas são variáveis.

Algumas características que definem os gases ideais são:

  • Movimento desordenado e não interativo entre as moléculas
  • Colisão das moléculas dos gases são elásticas
  • Ausência de forças de atração ou repulsão
  • Possuem massa, baixa densidade e volume desprezível

Lei de Boyle

A Lei de Boyle-Mariotte, proposta pelo químico e físico irlandês Robert Boyle (1627-1691), apresenta a transformação isotérmica dos gases ideais, de modo que a temperatura permanece constante, enquanto a pressão e o volume do gás são inversamente proporcionais. Assim, a equação que expressa a lei de Boyle:

Lei dos Gases

Donde,

p: pressão da amostra

V: volume

K: constante de temperatura (depende da natureza do gás, da temperatura e da massa)

Lei de Gay-Lussac

A Lei de Gay-Lussac, proposta pelo físico e químico francês, Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850), apresenta a transformação isobárica dos gases, ou seja, quando a pressão do gás é constante, a temperatura e o volume são diretamente proporcionais, expressa pela fórmula:

Lei dos Gases

Donde,

V: volume do gás

T: temperatura

k: constante da pressão (isobárica)

Lei de Charles

A Lei de Charles, proposta pelo físico e químico francês Jacques Alexandre Cesar Charles (1746-1823), apresenta a transformação isométrica ou isocórica dos gases perfeitos, ou seja, o volume do gás é constante, enquanto a pressão e a temperatura são grandezas diretamente proporcionais. A partir disso, a fórmula que expressa a lei de Charles:

Lei dos Gases

Donde,

P: pressão

T: temperatura

K: constante de volume (depende da natureza, do volume e da massa do gás)

Equação de Clapeyron

A Equação de Clapeyron foi formulada pelo físico-químico francês Benoit Paul Émile Clapeyron (1799-1864). Essa equação consiste na união das três leis dos gases, na qual relaciona as propriedades dos gases dentre: volume, pressão e temperatura absoluta.

Lei dos Gases

Donde,

P: pressão

V: volume

n: número de mols

R: constante universal dos gases perfeitos: 8,31 J/mol.K

T: Temperatura

Equação Geral dos Gases Perfeitos

A Equação Geral dos Gases Perfeitos é utilizada para os gases que possuem massa constante (número de mols) e variação de alguma das grandezas: pressão, o volume e a temperatura, estabelecida pela seguinte expressão:

Lei dos Gases

Donde,

P: pressão

V: volume

T: temperatura

K: constante molar

P1: pressão inicial

V1: volume inicial

T1: temperatura inicial

P2: pressão final

V2: volume final

T2: temperatura final