Sabemos que as transformações gasosas podem ser: Isocórica
Transformação em que o volume do gás permanece constante.
Isotérmica
Transformação em que a temperatura permanece constante.
Isobárica
Transformação em que a pressão permanece constante.
Vejamos agora algumas aplicações dessas equações em exercícios:
1) (FUVEST – SP) Um recipiente indeformável, hermeticamente fechado, contém 10 litros de um gás perfeito a 30 ºC, suportando a pressão de 2 atmosferas. A temperatura do gás é aumentada até atingir 60º C.
a)
Calcule a pressão final do gás.
b) Esboce o gráfico pressão versus temperatura da transformação descrita.
Solução:
Letra a)
Considerando-se que o volume do gás é constante, temos que a transformação é isocórica.
Assim,
Substituindo os valores fornecidos pelo problema na equação da transformação isocórica, temos:
Assim, podemos concluir que a pressão e a temperatura são grandezas diretamente proporcionais.
Letra b)
A partir da resolução do item anterior, podemos esboçar o gráfico da pressão em função da temperatura (pressão x temperatura).
2) (FAAP – SP) A 27º C, um gás ideal ocupa 500 cm3. Que volume ocupará a -73º C, sendo a transformação isobárica?
Sabe-se que:
T1 = 27º C = 300 K
T2 = -73 ºC = 200 K
V1 = 500 cm3
V2 = ?
Da transformação isobárica temos que:
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Podemos concluir que, para a transformação isobárica, o volume e a temperatura são diretamente proporcionais.
3) (UNIMEP – SP) 15 litros de uma determinada massa gasosa encontram-se a uma pressão de 8,0 atm e à temperatura de 30º C. Ao sofrer uma expansão isotérmica, seu volume passa a 20 litros. Qual será a nova pressão do gás?
Do enunciado temos:
V1 = 15 litros
V2 = 20 litros
P1 = 8,0 atm
P2 = ?
T = 30º C = 303 K (TEMPERATURA CONSTANTE)
Utilizando a equação da transformação isotérmica, temos:
De acordo com a transformação isotérmica, a pressão e o volume, em uma transformação gasosa, são grandezas inversamente proporcionais.
*Obs.: Para a solução de problemas envolvendo as transformações gasosas devemos utilizar SEMPRE a temperatura na escala absoluta (Kelvin).
Por Kleber Cavalcante
Graduado em Física
Equipe Brasil Escola
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SILVA, Domiciano Correa Marques da. "Transformações Gasosas: Exercícios Resolvidos."; Brasil Escola. Disponível em: //brasilescola.uol.com.br/fisica/transformacoes-gasosas-exercicios-resolvidos.htm. Acesso em 13 de dezembro de 2022.
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Letra d). Para alcançar a resposta expressa pela alternativa d, devemos realizar os seguintes passos a partir dos dados fornecidos pelo exercício:
Volume: 44,8 L;
Massa do CH4: 60 g;
Massa do Ar: 32 g;
Temperatura: 350 K;
R: 0,082 atm.L.K.
1º Passo: Calcular a massa molar do CH4.
Para isso, basta multiplicar a quantidade de átomos de CH4 por sua massa molar:
MCH4 = 1.12 + 4.1
MCH4 = 12 + 4
MCH4 = 16 g/mol
2º Passo: Cálculo do número de mol de CH4.
Para determiná-lo, devemos dividir a massa desse elemento por sua massa molar:
nCH4 = mCH4
MCH4
nCH4 = 60
16
nCH4 = 3,75 mol
3º Passo: Cálculo do número de mol de O2.
Para determiná-lo, devemos dividir a massa de O2 por sua massa molar:
nAr = mAr
MAr
nAr = 32
40
nAr = 0,8 mol
4º Passo: Cálculo do número de mol total.
Para determiná-lo, devemos somar o número de mol dos gases encontrado nos passos anteriores:
nT= nCH4 + nAr
nT= 3,75 + 0,8
nT= 4,55
5º Passo: Determinar a pressão total da mistura.
PT.VT = nT.R.T
PT.44,8 = 4,55. 0,082.350
PT.44,8 = 130585
PT = 130585
44,8
PT= 2,91 atm (aproximadamente)
6º Passo: Determinar a pressão parcial do ar.
A pressão parcial do N2 é determinada pela seguinte expressão:
PAr = nAr
PT nT
PAr =
0,8
2,91 4,55
4,55. PAr = 2,91.0,8
4,55. PN2 = 2,328
PN2 = 2,328
4,55
PAr = 0,51 atm (aproximadamente)