Embora não possamos vê-los, os gases estão presentes em aspectos importantes de nossa vida. Respiramos oxigênio e eliminamos gás carbônico, ao contrário das plantas, que realizam o processo inverso na fotossíntese, isto é, absorvem o dióxido de carbono presente no ar e liberam oxigênio. O ar é uma mistura gasosa composta principalmente de gás nitrogênio (cerca
) e de oxigênio (cerca de
). O gás metano ( CH 4 ) é o principal constituinte do gás natural que é usado como fonte de energia. O ozônio (O3) é um gás presente na camada de ozônio que fornece uma proteção contra os raios ultravioleta proveniente da radiação solar. Além disso, os gases também são responsáveis por alguns problemas ambientais. Os óxidos de nitrogênio e de oxigênio, por exemplo, que são lançados na atmosfera por meio da queima de impurezas presentes nos combustíveis, reagem com a água da chuva, originando, assim, a chuva ácida. O gás carbônico e o metano são também responsáveis pelo efeito estufa, que, em si mesmo, é algo bom para o planeta. Mas visto que a concentração desses gases na atmosfera está aumentando, esse efeito é intensificado e leva ao aquecimento global.
Vale lembrar também, que as reações envolvendo os gases são de grande relevância para manutenção da vida no planeta terra. Reações envolvendo os gases hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, levam a formação de água e amônia, além de liberar energia.
Fonte: Adaptado - Chang, Raymond, Goldsby, Kenneth A. Marca: Amgh Editora.
Ed. 2013.
Assumindo um comportamento ideal dos gases, julgue os itens abaixo:
I - De acordo com a Lei de Charles, o volume de um gás torna-se maior quanto menor for a sua temperatura.
II - Numa mistura de gases contendo somente moléculas de oxigênio e nitrogênio, a velocidade média das moléculas de oxigênio é menor do que as de nitrogênio.
III - Mantendo-se a pressão constante, ao aquecer um mol de gás nitrogênio sua densidade irá aumentar.
IV - Volumes iguais dos gases metano e dióxido de carbono, nas mesmas condições de temperatura e pressão, apresentam densidades diferentes.
V - Comprimindo-se um gás a temperatura constante, sua densidade deve diminuir.
Qual(ais) afirmação(ões) está(ão) correta(s)?
Fonte: Adaptado - Chang, Raymond, Goldsby, Kenneth A. Marca: Amgh Editora.
Assumindo um comportamento ideal dos gases, julgue os itens abaixo:
I - De acordo com a Lei de Charles, o volume de um gás torna-se maior quanto menor for a sua temperatura.
II - Numa mistura de gases contendo somente moléculas de oxigênio e nitrogênio, a velocidade média das moléculas de oxigênio é menor do que as de nitrogênio.
III - Mantendo-se a pressão constante, ao aquecer um mol de gás nitrogênio sua densidade irá aumentar.
IV - Volumes iguais dos gases metano e dióxido de carbono, nas mesmas condições de temperatura e pressão, apresentam densidades diferentes.
V - Comprimindo-se um gás a temperatura constante, sua densidade deve diminuir.
Qual(ais) afirmação(ões) está(ão) correta(s)?
Passo 1
O enunciado pede que, assumindo comportamento de gás ideal, eu julgue quais das afirmações I, II, III, IV e V são verdadeiras ou falsas. Vou listar claramente cada afirmação dada:
I - De acordo com a Lei de Charles, o volume de um gás torna-se maior quanto menor for a sua temperatura.
II - Numa mistura de gases contendo somente moléculas de oxigênio e nitrogênio, a velocidade média das moléculas de oxigênio é menor do que as de nitrogênio.
III - Mantendo-se a pressão constante, ao aquecer um mol de gás nitrogênio sua densidade irá aumentar.
IV - Volumes iguais dos gases metano e dióxido de carbono, nas mesmas condições de temperatura e pressão, apresentam densidades diferentes.
V - Comprimindo-se um gás a temperatura constante, sua densidade deve diminuir.
II - Numa mistura de gases contendo somente moléculas de oxigênio e nitrogênio, a velocidade média das moléculas de oxigênio é menor do que as de nitrogênio.
III - Mantendo-se a pressão constante, ao aquecer um mol de gás nitrogênio sua densidade irá aumentar.
IV - Volumes iguais dos gases metano e dióxido de carbono, nas mesmas condições de temperatura e pressão, apresentam densidades diferentes.
V - Comprimindo-se um gás a temperatura constante, sua densidade deve diminuir.
Não inicio a resolução ainda; apenas enumerei o que é pedido e as afirmações a serem julgadas.
Passo 2
Lembrando algumas fórmulas e conceitos básicos (isso é tudo que vamos usar):
- Equação dos gases ideais:
, onde: -
é a pressão, -
é o volume, -
é o número de mols, -
é a constante dos gases ideais, -
é a temperatura absoluta (Kelvin).
-
- Densidade de um gás:
. Para mols com massa molar (em ), a massa total é , logo . - Lei de Charles (caso
constante): , ou equivalentemente . - Para a velocidade característica das moléculas (raiz-mean-square), da teoria cinética:
, onde é a massa molar (em ). Para mesma , varia como .
Vou usar essas relações para analisar cada afirmação.
Passo 3
Analisando I: “De acordo com a Lei de Charles, o volume de um gás torna-se maior quanto menor for a sua temperatura.”
- A Lei de Charles diz que, a pressão constante,
é proporcional a : ou . - Isso significa que se a temperatura
diminuir, o volume também diminui; se aumentar, aumenta. - A afirmação diz o contrário (volume maior quando a temperatura é menor), portanto I é falsa.
Passo 4
Analisando II: “Numa mistura de gases contendo somente moléculas de oxigênio e nitrogênio, a velocidade média das moléculas de oxigênio é menor do que as de nitrogênio.”
- Para a mesma temperatura
, as velocidades médias/efetivas dependem da massa molar segundo . - Moléculas mais pesadas (maior
) têm menor . - Massas molares aproximadas:
e . - Como
, segue . - Logo, a afirmação II está correta: a velocidade média das moléculas de oxigênio é menor do que a das de nitrogênio (à mesma
).
Passo 5
Analisando III: “Mantendo-se a pressão constante, ao aquecer um mol de gás nitrogênio sua densidade irá aumentar.”
- Com
constante e usando , para mol temos . Se aumenta, aumenta proporcionalmente. - Densidade é
. Para e fixos, se aumenta então diminui. - Portanto, ao aquecer a 1 mol de
a pressão constante, a densidade diminui, não aumenta. - Conclusão: III é falsa.
Passo 6
Analisando IV: “Volumes iguais dos gases metano e dióxido de carbono, nas mesmas condições de temperatura e pressão, apresentam densidades diferentes.”
- Pela lei dos gases ideais, em mesma
e volumes iguais contêm o mesmo número de mols (princípio de Avogadro). - Se volumes iguais têm mesmo
, a massa em cada volume é . Como e são diferentes ( , ), as massas serão diferentes. - Densidade
será diferente para os dois gases (mesmo , massas diferentes). - Logo, IV é verdadeira.
Passo 7
Analisando V: “Comprimindo-se um gás a temperatura constante, sua densidade deve diminuir.”
- Compressão a temperatura constante (processo isotérmico) significa reduzir o volume
mantendo fixo. - Densidade
aumenta quando diminui (massa constante). - A afirmação diz que a densidade diminui ao comprimir — isso é contrário ao que acontece.
- Portanto, V é falsa.
Passo 8
Resumo final das conclusões:
- I: falsa.
- II: verdadeira.
- III: falsa.
- IV: verdadeira.
- V: falsa.
Resposta
II e IV.