Contente
- TL; DR (muito longo; não leu)
- A Lei do Gás Ideal
- E se um gás não for ideal
- Como a pressão varia com a temperatura
Ao contrário das moléculas de um líquido ou sólido, as de um gás podem se mover livremente no espaço em que você as confina. Eles voam, ocasionalmente colidindo um com o outro e com as paredes do contêiner. A pressão coletiva que exercem sobre as paredes dos recipientes depende da quantidade de energia que eles têm. Eles derivam energia do calor ao seu redor, assim, se a temperatura subir, o mesmo acontece com a pressão. De fato, as duas quantidades estão relacionadas pela lei do gás ideal.
TL; DR (muito longo; não leu)
Em um recipiente rígido, a pressão exercida por um gás varia diretamente com a temperatura. Se o recipiente não for rígido, o volume e a pressão variam com a temperatura, de acordo com a lei dos gases ideal.
A Lei do Gás Ideal
Derivada ao longo de um período de anos através do trabalho experimental de várias pessoas, a lei do gás ideal segue a lei de Boyles e a lei de Charles e Gay-Lussac. O primeiro afirma que, a uma dada temperatura (T), a pressão (P) de um gás multiplicada pelo volume (V) que ocupa é uma constante. O último nos diz que, quando a massa do gás (n) é mantida constante, o volume é diretamente proporcional à temperatura. Em sua forma final, a lei do gás ideal afirma:
PV = nRT, em que R é uma constante chamada constante de gás ideal.
Se você mantiver constante a massa do gás e o volume do contêiner, esse relacionamento informa que a pressão varia diretamente com a temperatura. Se você representar graficamente vários valores de temperatura e pressão, o gráfico seria uma linha reta com uma inclinação positiva.
E se um gás não for ideal
Um gás ideal é aquele em que as partículas são consideradas perfeitamente elásticas e não se atraem ou repelem. Além disso, presume-se que as próprias partículas de gás não tenham volume. Embora nenhum gás real atenda a essas condições, muitos chegam perto o suficiente para possibilitar a aplicação desse relacionamento. No entanto, você deve considerar fatores do mundo real quando a pressão ou massa do gás se tornar muito alta ou o volume e a temperatura se tornarem muito baixos. Para a maioria das aplicações em temperatura ambiente, a lei ideal dos gases fornece uma aproximação suficientemente boa do comportamento da maioria dos gases.
Como a pressão varia com a temperatura
Enquanto o volume e a massa do gás forem constantes, a relação entre pressão e temperatura torna-se P = KT, onde K é uma constante derivada do volume, número de mols de gás e a constante ideal do gás. Se você colocar um gás que atenda às condições ideais de gás em um contêiner com paredes rígidas para que o volume não possa mudar, selar o contêiner e medir a pressão nas paredes do contêiner, você o verá diminuir à medida que abaixar a temperatura. Como esse relacionamento é linear, você só precisa de duas leituras de temperatura e pressão para desenhar uma linha a partir da qual é possível extrapolar a pressão do gás a qualquer temperatura.
Essa relação linear se decompõe a temperaturas muito baixas quando a elasticidade imperfeita das moléculas de gás se torna importante o suficiente para afetar os resultados, mas a pressão ainda diminui à medida que você abaixa a temperatura. O relacionamento também não será linear se as moléculas de gás forem grandes o suficiente para impedir a classificação do gás como ideal.