Unidades de medida de volume, temperatura e pressão de um gás

As unidades de medida de volume, temperatura e pressão são grandezas usadas para definir o estado de um gás. As unidades de medida seguem um padrão determinado do SI.

Primeiramente, vamos lembrar o que são as unidades de medida e depois partir para as unidades de medida de volume, temperatura, etc. Assim, precisamos saber que elas seguem um padrão universal, chamado Sistema Internacional de Unidades (SI).

Por conta disso você precisa prestar bastante atenção na hora de responder os exercícios. Em outras palavras, quando você colocar a resposta final do seu exercício, por exemplo: 1000 ml, mas o enunciado pedir em cm³, você perderá pontos de bobeira.

Ou seja, as unidades de medida de volume, temperatura, etc são extremamente importantes, tanto para a sua prova quanto para a vida.

O que são unidades de medida de volume, temperatura e pressão?

Essas unidades representam grandezas usadas para definir o estado de um gás, sendo denominadas de variáveis de estado de um gás. Dessa maneira, essas variáveis influenciam nas suas propriedades e no seu comportamento.

O estado de um gás é determinado pelos valores de sua pressão, temperatura e do seu volume. A alteração em alguma dessas variáveis acarretará em uma mudança de estado.

Isso porque o que diferencia os estados sólido, líquido e gasoso da matéria é o distanciamento das suas moléculas provocado pelo tipo de interação intermolecular.

As moléculas nos estados físicos

No estado sólido as moléculas estão muito próximas umas das outras devido às forças de coesão que as mantêm muito unidas. Dessa forma, essa união não permite a compressão dessas moléculas. As moléculas no estado sólido apresentam forma e volume fixo.

Já as moléculas no estado líquido estão mais afastadas em comparação com as moléculas no estado sólido, possibilitando maior agitação delas, devido as suas forças de coesão serem mais fracas que as encontradas no estado sólido. Portanto, Essas moléculas possuem forma variada e volume constante.

Por fim, o estado gasoso é formado por milhares de partículas (átomos ou moléculas) que se movimentam desordenadamente em todas as direções. Isso faz com que essas partículas se choquem entre si e com as paredes do recipiente em que se encontram.

Esse movimento ocorre por conta das forças de repulsão e acabam por exercer certa pressão.

Características dos gases

Dessa maneira, os gases apresentam forma e volume variável, adquirindo a forma do recipiente que o contém. As partículas que compõem os gases se encontram muito afastadas uma das outras e em constante movimento, podendo ser comprimidas e se expandir.

Podemos observar essas duas características dos gases, quando aumentamos a temperatura e/ou diminuímos a sua pressão, nesse momento o gás irá se expandir. Ao contrário, se diminuímos a temperatura e/ou aumentamos a sua pressão, ele será comprimido dentro do recipiente.

As moléculas gasosas apresentam a propriedade de se espalharem em um certo ambiente. Ou seja, misturam-se com outros gases, em um processo denominado de difusão. Agora vamos estudar as variáveis de estado de um gás.

Unidades de medida de volume

O volume representa o espaço ocupado pelo gás. Como os gases apresentam a propriedade de expansibilidade e compressibilidade, então, seu volume será o volume do recipiente.

As unidades de medida de volume mais usadas são: ml (mililitros), cm³,(centímetros cúbicos), l (litros) e m³ (metros cúbicos).

Não podemos esquecer de que em muitos exercícios é necessário realizar a substituição das unidades de medida. Então devemos lembrar que:

1 l = 1000 ml / 1000 cm³

Bem como 1 ml = 1 cm³

Sendo 1 l = 1 dm³

E, por fim, 1 m³ = 1000 l

Sempre devemos saber o sistema internacional de unidades usado e as tabelas de transformação.

Outro ponto importante é que o volume dos gases tem relação com a temperatura. Em outras palavras, quando aumentamos a temperatura, as moléculas presentes nos gases passam a se movimentar mais rápido, ocorrendo maior agitação.

Dessa maneira, as moléculas gasosas ocupam um espaço muito grande, e devido as suas fracas ligações, tipo dipolo induzido, elas também se afastam muito depressa.

Temperatura de um gás

A temperatura está relacionada com o grau de agitação das moléculas, portanto, quanto maior a velocidade das moléculas, maior será a temperatura.

Por exemplo: a água ferve a 100ºC, porque nesse momento há energia suficiente para quebrar as forças intermoleculares da água.

As forças intermoleculares da água são chamadas de ligações de hidrogênio. Nesse momento, várias moléculas de água ficam disponíveis para escapar do estado líquido para o estado gasoso.

Sabemos que as moléculas estão em constante movimento, devido a sua energia cinética, que facilita a quebra das forças intermoleculares. Isso permite a passagem das moléculas do estado líquido para o estado gasoso.

Temperatura constante

Nas mudanças de estado físico, a temperatura é constante, porque todo o calor absorvido pelo sistema é usado para quebrar as forças de interação das moléculas.

A temperatura dos gases e dos corpos é medida através do uso de um termômetro, que possui uma graduação chamada de escala termométrica.

A unidade de temperatura usada pelo Sistema Internacional de Unidades e pela IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada) é o kelvin, representado pela letra K.

Todavia, no nosso país a escala mais usada é o Celsius (ºC). Portanto, quando queremos calcular uma certa temperatura em K para Celsius, precisamos fazer uma conta.

Para se converter ºC em K, devemos fazer a seguinte operação:

TK = TºC + 273.

Pressão de um gás

Como já vimos, no estado gasoso as moléculas não se encontram paradas, mas em constante movimento, o que provoca choques entre elas e contra as paredes do recipiente. Esses choques exercem uma força, que indica a pressão exercida pelo gás.

Podemos sentir a variação de pressão à medida que aumentamos a altitude, por exemplo. Nesse processo a pressão diminui, tornando o ar rarefeito.

A pressão de um gás dentro de um recipiente está relacionada com a temperatura do gás, com o volume do recipiente e com a quantidade de moléculas presentes em seu interior.

Quanto maior o número de moléculas em um recipiente, maior será a quantidade de choques com as paredes, e assim, maior a pressão em que este gás se encontra.

Do mesmo modo, se aumentarmos a temperatura do gás, teremos uma maior agitação de suas moléculas. Consequentemente teremos um aumento dos choques com as paredes do recipiente, e portanto, teremos maior pressão do gás.

Já em relação ao volume, quanto maior o volume do recipiente, menor será a quantidade de choques com as paredes do recipiente, e assim, menor a pressão do gás.

As unidades de pressão

1 atm (atmosfera) = 760 mmHg (milímetros de mercúrio)

Quando em um sistema temos o volume constante, as variáveis de pressão e de temperatura são grandezas diretamente proporcionais, ou seja, aumentando a temperatura, ocorre aumento da pressão, e vice-versa.

Já quando em um sistema temos a pressão constante, as variáveis de temperatura e de volume são grandezas diretamente proporcionais, ou seja, aumentando a temperatura, ocorre aumento do volume, devido a agitação das partículas.

Bem como quando em um sistema temos a temperatura constante, as variáveis de volume e de pressão são grandezas inversamente proporcionais.

Se diminuirmos o volume nesse sistema, a pressão irá aumentar, devido ao aumento do número de colisões das partículas nas paredes do sistema.

Exercício resolvido de unidades de medida de volume, temperatura e pressão

Para garantir seu aprendizado, vamos fazer um exercício de um vestibular juntos:

1) (Unisa–SP-2010)

Observando o comportamento de um sistema gasoso, podemos afirmar que:

I. A pressão de um gás é o resultado das colisões das moléculas com as paredes do recipiente.

II. A energia cinética média das moléculas de um gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta.

III. Volume, pressão e temperatura são chamados variáveis de estado.

IV. As moléculas se movimentam sem colidirem com as paredes do recipiente que as contém.

Estão corretas as afirmativas:

a) somente I

b) somente II

c) I e II

d) II, III e IV

e) I, II e III

Gabarito: E

Resolução:

A alternativa IV está errada, uma vez que as moléculas colidem com as paredes do recipiente. Lembrando que essa colisão gera a pressão que falamos há pouco.

Veja o vídeo do prof. Franklin:

Exercícios de unidade de medida de volume, pressão e temperatura
1) (UFU-MG-2009)

As grandezas que definem completamente o estado de um gás são:

a) somente pressão e volume

b) apenas o volume e a temperatura.

c) massa e volume.

d) temperatura, pressão e volume.

e) massa, pressão, volume e temperatura.

Gabarito: D

2) (FUNREI-2010)

Um gás é aquecido a volume constante. A pressão exercida pelo gás sobre as paredes do recipiente aumenta porque:

a) a distância média entre as moléculas aumenta.

b) a massa específica das moléculas aumenta com a temperatura.

c) as moléculas passam a se chocar com maior frequência com as paredes do recipiente.

d) a perda de energia cinética das moléculas nas colisões com a parede aumenta.

Gabarito: C

3) (PUCCAMP-2009)

A matéria se apresenta em três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. Em relação aos estados físicos da matéria, pode-se afirmar:

a) Os sólidos possuem forma indefinida.

b) O estado gasoso é o mais organizado.

c) As partículas que constituem um material sólido estão bem organizadas e interagem fortemente umas com as outras.

d) A força de atração entre as moléculas dos materiais no estado líquido é mais intensa que no estado sólido.

Gabarito: C

4) (UFU/2004)

Em relação aos gases, é INCORRETO afirmar que:

a) o volume do gás diminui com o aumento da temperatura, mantendo-se a pressão constante.

b) exercem pressão sobre as paredes do recipiente onde estão contidos.

c) a pressão aumenta com o aumento da temperatura se o gás estiver fechado em um recipiente rígido.

d) difundem-se rapidamente uns nos outros.

Gabarito: A

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.