Exercícios de Estudo dos Gases COM GABARITO

Gás, diferente do vapor, é qualquer substância que se apresenta em estado gasoso estando submetido a pressão e temperatura ambiente sem nenhuma forma de alteração físico-química. Leia o artigo para fazer os exercícios de estudo dos gases e depois o Simulado Beduka.

Como fazer um estudo dos gases?

Os gases são complicados porque são substâncias difíceis de serem trabalhadas. Esse artigo vai te dar uma noção de todos os nomes, unidades e fórmulas que você vai precisar para fazer os exercícios sobre estudo dos gases. 

O que são gases perfeitos?

Os gases perfeitos (ou ideais) são um conceito muito importante para entender essa matéria e fazer os exercícios de estudo dos gases. Preste atenção.

Os gases ideais são justamente isso, ideais, ou seja, eles existem somente no mundo das ideias e não tem funcionalidade prática. Eles são apenas um modelo inventado para facilitar o estudo dos gases reais, como Nitrogênio, Hélio e Oxigênio. 

Claro que cada um é diferente, mas o estudo dos gases foi criado para entender o que eles têm em comum. Essa característica compartilhada é justamente o seu comportamento em altas temperaturas e baixas pressões. Por isso criaram um modelo que imita essa características ao máximo: o gás ideal que tem temperatura infinita e pressão nula.

Em outra palavras: quanto maior a temperatura de um gás e menor a sua pressão, mais perfeito ele é. 

Tivemos quatro cientistas protagonistas na descoberta das leis dos gases e passaremos por todos eles mais para frente. Mas antes vamos entender as grandezas que eles determinaram para interagir com seus gases perfeitos.

Quais são as grandezas dos gases?

As grandezas que agem sobre os gases são: pressão, temperatura e volume. Entenderemos cada uma delas antes de você fazer os exercícios de estudo dos gases.

Pressão

Pense em um pote fechado com ar dentro. As partículas desse ar possuem uma velocidade e batem nas paredes do pote com uma certa força. Divida essa força por unidade de área dentro do pote e teremos a pressão. 

Temperatura

Continue pensando no mesmo pote. Agora imagine que ele está sendo aquecido em um forno. As moléculas estão absorvendo energia desse calor e ficando mais rápidas. Ou seja, temperatura é a medição do grau de agitação (cinética) das moléculas. Nos gases, a temperatura é calculada em kelvin. 

Volume

Por fim, volume é todo o espaço compreendido pelo gás. Ainda no caso do pote, o volume do ar é todo o espaço dentro do pote, por causa que as moléculas de gases estão muito distantes, então elas se desordenam e ocupam tudo o que conseguem.

Qual é a equação geral dos gases perfeitos?

Essa é uma equação que retrata o comportamento de um gás perfeito se existisse. A partir dela se estudam os comportamentos dos gases reais. Ela é importantíssima para fazer os exercícios de estudo dos gases.

A equação é P.V = n.R.T (equação de Clapeyron)

P: Pressão (N/m2)

V: Volume (m3)

n: Número de mols

R: Constante universal dos gases (J/K.mol)

T: Temperatura (K)

Como calcular a Constante Universal dos Gases?

Você deve ter se feito essa pergunta quando viu o “R” na equação. Vamos explicar então preste atenção para fazer nossos exercícios estudo dos gases.

A constante universal é calculada com a mesma fórmula apresentada, porém com alguns valores numéricos fixos. Esses valores são: 

P = 1 atm

V = 22,415 Litros

n = 1 mol

R = Aquilo que você está tentando descobrir

T = 273,15 K 

Por que esses valores? Eles obedecem a Lei de Avogadro. Essa lei fala que em condições normais a pressão é de uma atmosfera e a temperatura é 273,15 kelvin. Além disso, considera-se apenas 1 mol e o volume de 1 mol é 22,415 litros. 

Fazemos o cálculo como na imagem abaixo:

E temos que o valor da constante R é 0,082 atm.L/K.mol. Também podemos considerar 8,314 J/K.mom ou 1,986 cal/k.mol. Lembrando que é uma constante então muito dificilmente esse valor vai mudar. Ou seja, em condições normais, R = 0,082.

Quem descobriu o estudo dos gases?

Os quatro principais nomes por trás do estudo dos gases foram Robert Boyle, Jacques Charles, Louis J. Gay-Lussac e Paul E. Clapeyron. Os três primeiros criaram uma lei cada um para estudar os gases e o último criou o equação geral. Vamos ver cada um para você fazer os exercícios de estudo dos gases.

Lei de Boyle

Boyle pensou o que aconteceria se ele mantivesse a temperatura do gás constante (T1 = T2). Seus experimentos giraram em torno dessa teoria que ele chamou de transformação isotérmica. Ele concluiu que nesse caso, a pressão seria inversamente proporcional ao volume. E representou através da seguinte equação:

p1.V1 = p2.V2

Lembrando que p1 é a pressão inicial e p2 é a final. O mesmo vale para os dois volumes.

Lei de Charles

Charles fez mais ou menos o mesmo que Boyle. Só que em vez de considerar a temperatura constante ele considerou o volume (V1 = V2). Com isso ele concluiu que em uma transformação isométrica (ou isocórica) a pressão é diretamente proporcional à temperatura. A equação abaixo ilustra isso:  

p1/T1 = p2/T2 

Lei de Gay-Lussac

Essa lei leva o nome de Gay-Lussac, mas ela foi descoberta pelo mesmo Charles da lei anterior. Contudo, a verdade de fato é que o Boyle abriu o caminho para todo o resto, pois essa lei é exatamente igual às outras duas. Só muda o fato de que nesse caso a unidade constante é pressão (p1 = p2). 

As transformações que usam essa lei são chamadas isobáricas. Eles chegaram à conclusão de que nesse caso o volume é diretamente proporcional à temperatura. A equação é representada assim:

V1/T1 = V2/T2

Exercícios de Estudo dos Gases 

Bom, passamos por toda a matéria gases. Agora você pode fazer os exercícios de estudos dos gases e baixar o nosso Plano de Estudos para se preparar para o ENEM. Boa sorte.

01.  (UNIVALI-SC)  O comportamento de um gás real aproxima-se do comportamento de gás ideal quando submetido a:

a) baixas temperaturas e baixas pressões.

b) altas temperaturas e altas pressões.

c) baixas temperaturas independentemente da pressão.

d) altas temperaturas e baixas pressões.

e) baixas temperaturas e altas pressões.

02. (MACKENZIE) Se a pressão de um gás confinado é duplicada à temperatura constante, a grandeza do gás que duplicara será:

a) a massa

b) a massa específica

c) o volume

d) o peso

e) a energia cinética

03. (UFU-MG) 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.

04. (FUVEST) Dois balões esféricos A e B contêm massas iguais de um mesmo gás ideal e à mesma temperatura. O raio do balão A é duas vezes maior do que o raio do balão B. Sendo p_A e p_B as pressões dos gases nos balões A e B.

Pode-se afirmar que  pA é igual a:

p_B

a) 1/4

b)1/2

c) 1/8

d) 1/16

e) 2

05. (PUCCAMP) Um gás perfeito é mantido em um cilindro fechado por um pistão. Em um estado A, as suas variáveis são: p_A= 2,0 atm; V_A= 0,90 litros; q_A= 27°C. Em outro estado B, a temperatura é q_B= 127°C e a pressão é p_B = 1,5 atm. Nessas condições, o volume V_B, em litros, deve ser:

a) 0,90

b) 1,2

c) 1,6

d) 2,0

e) 2,4

06. (UNIP – SP) Uma dada massa de um gás perfeito está a uma temperatura de 300K, ocupando um volume V e exercendo uma pressão p. Se o gás for aquecido e passar a ocupar um volume 2V e exercer uma pressão 1,5p, sua nova temperatura será:

a) 100K

b) 300K

c) 450K

d) 600K

e) 900K

07. (FUVEST) Um congelador doméstico (“freezer”) está regulado para manter a temperatura de seu interior a -18°C. Sendo a temperatura ambiente igual a 27°C (ou seja, 300K), o congelador é aberto e, pouco depois, fechado novamente. Suponha  que o “freezer” tenha boa vedação e que tenha ficado aberto o tempo necessário para o ar em seu interior ser trocado por ar ambiente. Quando a temperatura do ar no “freezer” voltar a tingir -18°C, a pressão em seu interior será:

a) cerca de 150% da pressão atmosférica;

b) cerca de 118% da pressão atmosférica;

c) igual à pressão atmosférica;

d) cerca de 85% da pressão atmosférica;

e) cerca de 67% da pressão atmosférica.

08. (MACKENZIE) Certa massa de um gás ideal sofre uma transformação na qual a sua temperatura em graus Celsius é duplicada, a sua pressão é triplicada e seu volume é reduzido à metade. A temperatura do gás no seu estado inicial era de:

a) 127K

b) 227K

c) 273K

d) 546K

e) 818K

09. (FUVEST) Um balão de vidro indilatável contém 10g de oxigênio a 77°C. Este balão poderá suportar,  no máximo, uma pressão interna três vezes superior à que está submetido. Se a temperatura do gás for reduzida a 27°C, a máxima quantidade de oxigênio que ainda pode ser introduzida no balão, nesta temperatura, é de:

a) 25g

b) 30g

c) 40g

d) 60g

e) 90g

Respostas dos Exercícios de Estudo dos Gases

Exercício resolvido da questão 1 –

d) altas temperaturas e baixas pressões.

Exercício resolvido da questão 2 –

b) a massa específica

Exercício resolvido da questão 3 –

d) temperatura, pressão e volume.

Exercício resolvido da questão 4 –

c) ⅛

Exercício resolvido da questão 5 –

c) 1,6

Exercício resolvido da questão 6 –

e) 900K

Exercício resolvido da questão 7 –

d) cerca de 85% da pressão atmosférica;

Exercício resolvido da questão 8 –

d) 546K

Exercício resolvido da questão 9 –

a) 25g

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