É importante se ter um breve esclarecimento sobre o comportamento e as características dos gases, para melhor compreensão da lei dos gases, apresentada pelos principais expoentes da química e física.
A palavra gás é de origem grega – caos, que significa espaço vazio. A principal característica do gás é a ocupação total do recipiente que o contém, independente da quantidade.
Isso acontece, pois os gases se comportam de forma desordenada, de acordo com grau de liberdade de suas moléculas.
Outra característica muito importante dos gases é a grande capacidade que eles possuem de se comprimirem.
A Lei dos Gases ou Lei Combinada dos Gases conforme seus idealizadores
A lei geral dos gases combina as leis de Boyle (transformação isotérmica), a de Charles (transformação isométrica) e a lei de Gay Lussac (transformação isobárica).
Esse conjunto de leis diz respeito às variáveis termodinâmicas de cada uma em relação à outra, enquanto as demais se mantêm constantes. O inter-relacionamento de tais variáveis é nitidamente observado na lei dos gases.
Lei de Boyle
Esta lei foi apresentada pelo químico e físico irlandês Robert Boyle (1627-1691).
Tal lei apresenta a transformação isotérmica dos gases ideais, de forma que a temperatura se mantem constante, enquanto pressão e volume são inversamente proporcionais.
A equação que expressa a lei de Boyle é:
ou
- P = Pressão da amostra
- V = Volume
- K = Constante de temperatura (dependendo do gás, da temperatura e da massa)
Lei de Charles
A lei de Charles foi proposta pelo físico e químico francês Jacques Alexandre Cesar Charles (1746-1823).
Esta lei dispõe sobre a transformação isométrica dos gases perfeitos. Nesse caso, o volume do gás é constante, enquanto a pressão e a temperatura são grandezas diretamente proporcionais.
A equação que expressa a lei de Charles é:
ou
- P = pressão
- T = Temperatura
- K = constante de volume (dependendo do volume, da natureza e da massa do gás)
Lei de Gay-Lussac
Esta lei foi proposta pelo físico e químico francês, Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850).
Ela apresenta a transformação isobárica dos gases, de forma que, quando a pressão do gás é constante, a temperatura e o volume são diretamente proporcionais.
Essa lei é expressa pela seguinte fórmula:
ou
- V = Volume
- T = Temperatura
- K = Constante de pressão (isobárica)
Gases ideais
Denominados de gases Ideais ou perfeitos, eles são aqueles idealizados e usados para tornar mais acessível o estudo dos gases, sendo que a maioria deles se comporta como gás ideal.
Cabe destacar que as três leis dos gases acima citadas mostram o comportamento dos gases perfeitos, de forma que uma das grandezas – pressão, temperatura ou volume – é sempre constante, enquanto as outras duas são variáveis.
Cabe mencionar uma importante observação: não existe gás ideal ou gás perfeito, porém, a maioria dos gases se aproxima muito deste conceito. Foi com base nessa aproximação dos gases com um gás ideal que se desenvolveu a lei dos gases.
Principais características dos gases:
- Movimentação desordenada e sem interatividade das moléculas;
- O choque entre as moléculas é elástico;
- Ausência de forças de atração ou repulsão;
- Massa, baixa densidade e volume insignificante.
Fórmula Geral dos Gases Perfeitos
Tal equação é usada para gases com massa constante, ou seja, que tenham o mesmo número de moléculas, e com variação de uma das grandezas – a pressão, o volume ou a temperatura.
Expressão:
ou = Onde,
- P: pressão
- V: volume
- T: temperatura
- K: constante molar
- P1: pressão inicial
- V1: volume inicial
- T1: temperatura inicial
- P2: pressão final
- V2: volume final
- T2: temperatura final
A equação mostra que, desde que o número de moles (ou seja, moléculas) de um gás permaneça o mesmo, a grandeza será sempre constante para esse gás, independentemente da situação pela qual o gás tenha passado.
Ou ainda, se um gás inicia num estado a, em certas condições de pressão (Pa) , volume (Va) e temperatura (Ta), sofre uma alteração para um estado b.
Sendo pressão (Pb), volume (Vb) e temperatura (Tb) , qualquer que seja as fórmulas do processo, a relação permanecerá sempre a mesma.
Tal fórmula é, acima de tudo, útil para descrevermos um gás ideal ou um gás perfeito, que varia de um estado para outro.
Uma vez que essa fórmula não utiliza nenhuma constante universal dos gases perfeitos, é possível usar a unidade que bem entender, desde que haja relação entre as duas variantes.
Exemplo: Se usar m³ para volume (Va) é necessário que também se use m³ para volume (Vb). A temperatura, porém, será sempre utilizada em Kelvins (Kelvin = K é uma escala de medida usada para medir a temperatura absoluta de um objeto).
Amadeo Avogrado, químico italiano (1776-1856) contribuiu com a importante Lei de Avogrado ou Constante de Avogrado, como também é conhecida. Essa exposição não poderia tratar sobre a lei dos gases sem fazer tal referência.
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