As densidades dos gases são menores do que as dos liquidos. Explique.
Passo 1
O enunciado pede para explicar por que a densidade dos gases é menor do que a dos líquidos. O conteúdo principal envolve o conceito de densidade (relação massa/volume) e a disposição das moléculas nos dois estados físicos.
Passo 2
Definimos densidade como a razão entre massa e volume ocupado:
onde
é a densidade,
a massa total e
o volume ocupado pelo fluido.
Passo 3
No estado líquido, as moléculas estão muito próximas umas das outras, pois as forças intermoleculares (ligação de hidrogênio, dipolo-dipolo, forças de van der Waals) mantêm-nas relativamente unidas. Isso faz com que, para uma certa massa
, o volume
seja pequeno, resultando em densidade elevada.
Passo 4
No estado gasoso, em condições ambientes, as moléculas têm alta energia cinética e se afastam bastante umas das outras, vencendo em grande parte as forças intermoleculares. Assim, a mesma massa
ocupa um volume
muito maior, levando a uma densidade
muito menor.
Passo 5
De forma quantitativa, a equação dos gases ideais
pode ser reescrita em termos de densidade. Como
(sendo
a massa molar), temos:
Em condições típicas de pressão
e temperatura
, o fator
é grande comparado a
, resultando em densidade gasosa baixa.
Resposta
A densidade dos gases é menor que a dos líquidos porque, nos gases, as moléculas estão muito mais afastadas (grande volume para mesma massa) e as forças intermoleculares são fracas, ao passo que nos líquidos as moléculas ficam bem próximas, ocupando menos volume para a mesma massa. Quantitativamente, pela lei dos gases ideais
, percebe‐se que em condições naturais a razão
é pequena, gerando baixa densidade.