Um frasco fechado contém um gás a 27 graus exercendo uma pressão de 3 0 atm

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:

, assim:

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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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As Transformações Gasosas
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Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

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)

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