O modelo de gás ideal: características e lei dos gases ideais

O estudo dos gases é muito importante para a Química e para a Física. Confira nesta aula um resumo sobre o modelo de gás ideal e entenda também a lei dos gases ideais. Revise o Química para o Enem!

Quando vamos estudar o gás ideal, é sempre importante destacar que ele não existe em nossas vidas. Ele é apenas um modelo criado para ajudar na hora dos estudos e análises. Portanto, não existe um gás ideal na natureza, este modelo representa apenas um modelo teórico.

Dessa forma, vamos começar a ver as características que envolvem o modelo de gás ideal e exercícios que podem aparecer nas provas de Química do Enem e dos vestibulares!

As variáveis do gás ideal

No estudo de dilatação dos sólidos e dos líquidos, verifica-se que quando ocorre variação da temperatura, há também variação no volume da substância ou material. Os gases não apresentam o mesmo comportamento dos sólidos e dos líquidos, pois ocupam todo o recipiente em que estão contidos, e estes podem ser submetidos a diferentes pressões.

Quando há variação de volume e temperatura, a pressão do gás também pode sofrer alteração. Portanto, podemos concluir que há uma dependência entre as grandezas: volume, temperatura e pressão; e o estudo dessas grandezas caracteriza um gás ideal.

Mas afinal, o que é um gás ideal?

O gás ideal é um conjunto de moléculas ou átomos em movimento constante, onde suas velocidades médias estão diretamente relacionadas com a temperatura. Podemos observar que, quanto maior a temperatura, maior será a velocidade média das moléculas.

O gás ideal apresenta importantes características:

a) volume variável: adquire a forma do recipiente que o contém.

b) forma variável: ou seja, varia de acordo com o recipiente que está contido.

c) compressibilidade: as partículas dos gases geralmente estão afastadas uma das outras, assim podem ser comprimidas.

d) capacidade de expansão: as partículas constituintes dos gases estão em constante movimento, podendo expandir.

e) temperatura: deve ser alta, para que as partículas vibrem com mais energia.

f) baixa densidade: primeiro, precisamos lembrar o que é densidade. Ela é medida pela razão entre a massa de um material e o volume ocupado por ele (densidade = massa/Volume). Dessa forma, em um gás ideal, as partículas estão afastadas, com uma massa pequena em relação ao volume. Assim, o resultado da divisão acaba gerando um valor baixo.

Memorize: para ser um gás ideal, ele deve apresentar grande agitação de moléculas (alta temperatura) e baixa pressão (bater pouco nas paredes). Esse movimento de “bater na parede” podemos chamar de colisões, que também ocorrem entre as próprias moléculas. Essas se chocam elasticamente (conceito de Física).

Como existe uma relação de dependência, qualquer alteração em pelo menos uma das grandezas (pressão, volume ou temperatura) ocasiona mudança ou transformação de estado do gás.

Estudo dos gases ideais

Um recipiente que contém um gás cujo comportamento está sendo analisado é considerado um sistema. Um sistema pode ser classificado em:

a) isolado: não permite troca de massa ou de calor com o meio ambiente.

b) fechado: não permite troca de massa, mas permite troca de calor com o meio ambiente.

c) aberto: permite troca de massa e de calor com o meio ambiente.

Lei dos Gases Ideais

As leis dos gases representam o comportamento dos gases ideais, onde uma das grandezas (pressão, volume ou temperatura) é constante, e as outras duas grandezas são variáveis.

Note:

Pi = Pressão inicial, Pf = Pressão final

Vi = Volume inicial, Vf = Volume final

Ti = Temperatura inicial, Tf = Temperatura final

  • Lei de Boyle: proposta pelo químico e físico irlandês Robert Boyle (1627 – 1691). A temperatura permanece constante, enquanto a pressão e o volume do gás são inversamente proporcionais.

Pi.Vi = Pf.Vf

  •  Lei de Gay-Lussac: proposta pelo físico e químico francês Joseph Louis Gay-Lussac (1778 – 1850). A pressão do gás é constante, e a temperatura e o volume são diretamente proporcionais.

Vi / Ti =  Vf / Tf

  • Lei de Charles: proposta pelo físico e químico francês Jacques Alexandre Cesar Charles (1746 – 1823). O volume do gás é constante, enquanto a pressão e a temperatura são diretamente proporcionais.

Pi / Ti =  Pf / Tf

Baseado nessas três leis, foi representada a equação geral do gás ideal, expressa por:

P.V= n.R.T

Conseguiu entender o que é um gás ideal? Então aproveite o vídeo abaixo do canal Me Salva para continuar fixando o conteúdo:

Agora, resolva alguns exercícios para ver se entendeu tudo mesmo!

Questão 01 – (UEM PR/2019)    

A respeito de gases, assinale o que for correto.

01) Para um gás ideal, diferentes massas de um gás puro apresentam a relação constante.

02) Através da equação de estado dos gases ideais, ou lei dos gases ideais, conhecendo-se o número de mols do gás puro ideal e duas de suas variáveis, é possível determinar a terceira.

04) A Lei de Boyle relaciona a pressão e o volume de um gás, e essas variáveis são inversamente proporcionais entre si.

08) Em uma mistura de dois gases, a pressão parcial de um deles é a pressão que ele teria se estivesse puro, no mesmo volume e na mesma pressão em que se encontra na mistura.

16) Gases apolares, como o H2, quando misturados com gases polares, como o H2S, formarão uma mistura heterogênea.

Gab: 06

Questão 02 – (Faculdade Santo Agostinho BA/2018)    

Um balão contendo 2,2 L de gás hélio a 298 K foi introduzido em um recipiente térmico contendo nitrogênio líquido a 77 K. Admitindo-se que o gás se comporta de maneira ideal e, ainda, que a pressão seja constante, pode-se afirmar que o volume do gás hélio, aproximadamente,

a) aumentará duas vezes.

b) reduzirá três vezes.

c) permanecerá o mesmo.

d) reduzirá quatro vezes.

Gab: D

Questão 03 – (ACAFE SC/2015)    

O gás hélio é incolor, inodoro e monoatômico e quando inspirado pela boca tem o poder de distorcer a voz humana, tornando-a mais fina. Um frasco selado contendo gás hélio a 10ºC é aquecido até a pressão ser o dobro da inicial.

Dado: admita para o Hélio um comportamento de gás ideal.

A temperatura final é:

a) 20°C.

b) 566°C.

c) 293°C.

d) 253°C.

Gab: C

Sobre o(a) autor(a):

Texto elaborado por Roseli Prieto, professora de Química e Biologia da rede estadual de São Paulo. Já atuou em diversas escolas públicas e privadas de Santos (SP). É Gestora Ambiental e Especialista em Planejamento e Gestora de cursos a distância.