Variáveis de estado dos gases

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Famosa experiência de Torricelli no laboratório com um tubo de mercúrio, o que permitiu determinar o valor da pressão atmosférica
Famosa experiência de Torricelli no laboratório com um tubo de mercúrio, o que permitiu determinar o valor da pressão atmosférica

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Por Jennifer Rocha

Quando estudamos um gás, temos que estudar suas três grandezas fundamentais: pressão, volume e temperatura. Essas grandezas são chamadas de variáveis de estado dos gases porque elas influenciam grandemente suas propriedades e comportamento. Por exemplo, só faz sentido mencionarmos o volume do gás se fornecermos também qual é a sua pressão e temperatura.

Vejamos cada uma dessas três variáveis de estado:

  1. Pressão:

A pressão é definida como a força exercida na direção perpendicular sobre uma dada superfície em relação à área dela. No caso dos gases, a pressão exercida é provocada pelos choques de suas partículas contra as paredes do recipiente.

A primeira pressão de um gás a ser determinada experimentalmente foi a pressão do ar atmosférico, que, na verdade, é uma mistura de gases. A pressão atmosférica foi obtida pela primeira vez em 1643 pelo cientista italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) por meio de seu barômetro de mercúrio.

Ele preencheu um tubo de vidro de 1 metro com mercúrio e o emborcou sobre um recipiente que também continha mercúrio (Hg). A coluna de mercúrio do tubo desceu até parar em determinada altura. Torricelli verificou que ao nível do mar o nível do mercúrio no interior do tubo se estabilizava em 76 cm ou 760 mm. Por isso, o valor da pressão atmosférica ao nível do mar ficou sendo de 760 mm Hg.

Experimento de Torricelli com tubo de mercúrio para determinar a pressão atmosférica
Experimento de Torricelli com tubo de mercúrio para determinar a pressão atmosférica

Atualmente, a unidade do SI para pressão é o Pascal (Pa = N/m2), mas ainda existem outras que são muito usadas, como o atm e o torr. Veja abaixo a relação entre essas unidades:

Tabela de equivalências entre as unidades de pressão
Tabela de equivalências entre as unidades de pressão

Ao nível do mar, temos uma espessura de cerca de 800 km de ar, exercendo essa pressão sobre os corpos. Mas o valor da pressão atmosférica varia com a altitude, pois à medida que vamos para lugares mais elevados que o nível do mar, a pressão atmosférica vai diminuindo e vice-versa.

Abaixo temos a imagem de um barômetro usado atualmente para medir a pressão do ar atmosférico:

Barômetro usado para medir a pressão do ar atmosférico
Barômetro usado para medir a pressão do ar atmosférico

  1. Volume:

O volume é dado pela multiplicação do comprimento pela altura e pela largura de um corpo, conforme mostrado no caso do cubo abaixo:

Volume de um corpo
Volume de um corpo

No caso dos gases, eles tendem a ocupar o volume do recipiente que os contém, em virtude da sua grande capacidade de expansão.

A unidade de volume no SI é o metro cúbico (m3), mas a mais usada em Química costuma ser o litro (L). Veja algumas relações entre várias unidades usadas para volume:

Tabela de equivalências entre as unidades de volume
Tabela de equivalências entre as unidades de volume

  1. Temperatura:

A temperatura dos gases mede a agitação de suas moléculas. Quanto maior a velocidade delas, maior a temperatura. O aparelho usado para medir a temperatura é o termômetro, geralmente o de mercúrio, que possui uma graduação com escalas termométricas no tubo de vidro na parte exterior e, por dentro, o mercúrio líquido. Quando a temperatura aumenta, esse líquido se dilata e indica a medida da temperatura.

A unidade no SI é o Kelvin (k), também chamada de escala absoluta. Porém, no Brasil, a mais usada é o graus Celsius (ºC) e, em outros países, usa-se a escala Fahrenheit (°F).

0°C equivale a 273 K, e 373K corresponde a 100°C. Isto significa que para se converter o grau Celsius em Kelvin, basta somar 273: TK = T°C + 273.

Abaixo temos a imagem de um termômetro que possui duas escalas termométricas, a escala Celsius (°C) e a escala Fahrenheit (°F):

Termômetro de mercúrio com escala Celsius e a escala Fahrenheit
Termômetro de mercúrio com escala Celsius e a escala Fahrenheit


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

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