Lei volumétrica e exemplos da lei de Gay-Lussac
A lei do gás Gay-Lussac é um caso especial da lei de gás ideal onde o volume do gás é mantido constante. Quando o volume é mantido constante, a pressão exercida por um gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás. Esses exemplos de problemas usam a lei Gay-Lussac para encontrar a pressão do gás em um recipiente aquecido, bem como a temperatura que você precisaria para alterar a pressão do gás em um recipiente.
Exemplo de Lei Gay-Lussac
Um cilindro de 20 litros contém 6 atmosferas (atm) de gás a 27 ° C. Qual seria a pressão do gás se o gás fosse aquecido a 77 ° C?
Para resolver o problema, basta executar as seguintes etapas:
o volume do cilindro permanece inalterado enquanto o gás é aquecido, de acordo com a lei do gás de Gay-Lussac . A lei do gás de Gay-Lussac pode ser expressa como:
P i / T i = P f / T f
onde
P i e T i são a pressão inicial e as temperaturas absolutas
P f e T f são a pressão final e a temperatura absoluta
. temperaturas a temperaturas absolutas.
T i = 27 C = 27 + 273 K = 300 K
T f = 77 C = 77 + 273 K = 350 K
Use esses valores na equação de Gay-Lussac e resolva para P f .
P f = P i T f / T i
P f = (6 atm) (350K) / (300 K)
P f = 7 atm
A resposta que você derivar seria:
A pressão aumentará para 7 atm após o aquecimento do gás de 27 C a 77 C.
Outro exemplo
Veja se você entende o conceito ao resolver outro problema: Ache a temperatura em Celsius necessária para mudar a pressão de 10,0 litros de um gás que tenha uma pressão de 97,0 kPa a 25 C para a pressão padrão.
A pressão padrão é de 101.325 kPa.
Primeiro, converta 25 C para Kelvin (298K). Lembre-se de que a escala de temperatura de Kelvin é uma escala de temperatura absoluta com base na definição de que o volume de um gás a uma pressão constante (baixa) é diretamente proporcional à temperatura e que 100 graus separam os pontos de congelamento e ebulição da água.
Insira os números na equação para obter:
97,0 kPa / 298 K = 101,325 kPa / x
resolução para x:
x = (101,325 kPa) (298 K) / (97,0 kPa)
x = 311,3 K
Subtrair 273 para obter a resposta em Celsius.
x = 38,3 C
Dicas e avisos
Tenha em mente esses pontos ao resolver um problema de lei de Gay-Lussac:
- O volume e a quantidade de gás são mantidos constantes.
- Se a temperatura do gás aumentar, a pressão aumenta.
- Se a temperatura diminui, a pressão diminui.
A temperatura é uma medida da energia cinética das moléculas de gás. À baixa temperatura, as moléculas estão se movendo mais devagar e atingem freqüentemente a parede de um recipiente. À medida que a temperatura aumenta, o movimento das moléculas também. Eles atacam as paredes do recipiente mais frequentemente, o que é visto como um aumento na pressão.
A relação direta só se aplica se a temperatura for dada em Kelvin. Os erros mais comuns que os alunos fazem para trabalhar esse tipo de problema é esquecer de se converter em Kelvin ou fazer a conversão incorretamente. O outro erro é negligenciar figuras significativas na resposta. Use o menor número de figuras significativas dadas no problema.
