Transformações gasosas

As três transformações gasosas são: transformação isotérmica, isobárica e isocórica ou isovolumétrica.
As transformações gasosas ocorrem quando uma das variáveis de estado dos gases sofre uma alteração
As transformações gasosas ocorrem quando uma das variáveis de estado dos gases sofre uma alteração
Imprimir
Texto:
A+
A-

Existem três grandezas que definem o comportamento ou o estado dos gases, que são a pressão, o volume e a temperatura. Elas são chamadas de variáveis de estado dos gases. Se pelo menos uma dessas grandezas passar por alguma alteração, dizemos então que o gás sofreu uma transformação gasosa ou uma mudança de estado.

Para entender como essas variáveis de estado relacionam-se, os cientistas realizaram experimentos em sistemas fechados, ou seja, em que não há troca de massa com o meio ambiente, mas pode haver trocas de calor, e eles passaram a manter uma das variáveis de estado constantes enquanto variavam as duas outras e verificavam como a alteração de um influenciava na variação da outra.

Desse modo, existem três transformações gasosas principais, que são descritas a seguir:

1. Transformação isotérmica: Nessa transformação a temperatura é mantida constante e há variação da pressão e do volume. Os cientistas que estudaram esse tipo de transformação de modo independente foram o físico e naturalista inglês Robert Boyle (1627-1691) e o físico francês Edme Mariotte (1620-1684).

Robert Boyle (1627-1691)
Robert Boyle (1627-1691)

Por isso, a lei que elucida o que acontece nas transformações isotérmicas é conhecida como Lei de Boyle-Mariotte e diz o seguinte:

Com a temperatura sendo mantida constante, a massa de determinado gás ocupa um volume inversamente proporcional à sua pressão.”

Isso quer dizer que se aumentamos a pressão sobre um gás, o seu volume diminuirá e vice-versa. Por exemplo, se pegarmos uma seringa cheia de ar, fecharmos a extremidade com um dedo e depois empurrarmos o êmbolo, estaremos aumentando a pressão e observaremos que o volume ocupado pelo ar dentro da seringa irá diminuir.

A fórmula matemática que expressa a transformação isotérmica é dada por: P.V = k, porque quando duas grandezas como essas são inversamente proporcionais, o seu produto é sempre uma constante. Por isso, temos também que: Pinicial . Vinicial = Pfinal . Vfinal.

A representação das transformações isotérmicas em gráficos sempre resulta em uma curva, que é uma hipérbole chamada de isoterma:

Representação gráfica de isotermas
Representação gráfica de isotermas

2. Transformação isobárica: Nessa transformação a pressão é mantida constante e há variação da temperatura e do volume. Os cientistas que estudaram esse tipo de transformação de modo independente foram Jacques Charles (1746-1823), em 1787, e, depois, no ano de 1802, Joseph Gay-Lussac (1778-1850).

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

Charles e Gay-Lussac estudaram as transformações isobáricas
Charles e Gay-Lussac estudaram as transformações isobáricas

Visto que eles também estudaram a próxima transformação gasosa que iremos mencionar, a lei que expressa o que ocorre na transformação isobárica é conhecida como Primeira Lei de Charles/Gay-Lussac. Essa lei diz o seguinte:

Com a pressão sendo mantida constante, a massa de determinado gás ocupa um volume diretamente proporcional à sua temperatura termodinâmica.”

Isso quer dizer que se aumentarmos a temperatura de uma massa fixa de gás, o seu volume também irá aumentar e vice-versa.

Isso pode ser representado matematicamente por:

V = k
T

E também por:

Vinicial = Vfinal
Tinicial      Tfinal

A representação gráfica das transformações isobáricas sempre resulta em retas, como mostrado abaixo:

Representação gráfica de transformação isobárica
Representação gráfica de transformação isobárica

3. Transformação isocórica ou isovolumétrica: Nessa transformação o volume é mantido constante e há variação da temperatura e da pressão.

A Segunda Lei de Charles/Gay-Lussac, que é sobre as transformações isocóricas, diz:

Com o volume sendo mantido constante, a massa de determinado gás exerce uma pressão diretamente proporcional à sua temperatura termodinâmica.”

Isso quer dizer que se aumentamos a temperatura de uma massa fixa de gás, a sua pressão também aumentará e vice-versa.

Isso pode ser representado matematicamente por:

P = k ou Pinicial = Vfinal
T           Tinicial      Tfinal

Assim como ocorre nas transformações isobáricas, a representação gráfica das transformações isocóricas, em que temos a relação Pressão x Temperatura, dará como resultado também uma reta:

Representação gráfica de transformação isocórica
Representação gráfica de transformação isocórica

Observação: Nas transformações gasosas, a temperatura sempre deve ser considerada na escala absoluta (temperatura medida em kelvin).


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça