Considere um gás confinado em certo espaço:
Dentro do recipiente existe uma certa massa de gás representada pelo número n de mols; as moléculas ocupam um volume V, exercem uma pressão P, e têm uma temperatura T.
O número de mols (n), volume (V), a presão (P) e a temperatura (T) do gás são chamadas de variáveis de estado do gás.
Número de Mols (n)
O mol é uma unidade para medir a quantidade de partículas elementares (átomos, moléculas, etc).
O Valor de 1 Mol = Constante de Avogadro (6,02214076×10²³ partículas)
O número de mols (n) de uma amostra de um gás pode ser obtido conhecendo-se a massa molar (M, em g/mol) e a massa (m, em g) da amostra.
A massa molar (M), expressa em g/mol, corresponde à massa (em g) de 1 mol do respectivo gás.
A massa molar (M, em g/mol) é numericamente igual à massa molecular (MM, em unidades de massa atômica, u).
Por exemplo, imagine uma amostra de 50g de gás hidrogênio (H₂). Quantos mols existem nessa amostra?
A massa atômica do átomo de hidrogênio é aproximadamente 1,0u:
Como cada molécula do gás hidrogêncio (H₂) tem dois átomos, a massa molecular corresponde a 2,0u. Logo, a massa molar é M=2,0g/mol. Assim:
Quantas moléculas existem nessa amostra?
25×6,02214076×10²³=
151×10²³=1,51×10²⁵ moléculas
Volume (V)
O volume coresponde ao espaço delimitado pelas paredes do recipiente que contém o gás.
A unidade mais comum (usual) para o volume é o litro (L).
A unidade de volume do Sistema Internacional (S.I.) de Unidades é o metro cúbico (m³).
O metro cúbico (m³) corresponde ao espaço delimitado por um cubo com dimensões de 1m x 1m x 1m:
1m³ = 1000L
Pressão (P)
Quando as moléculas do gás colidem contras as paredes da superfície do recipiente, elas acabam realizando uma força total F sobre cada uma delas.
A grandeza "pressão" (P) corresponde à razão entre a força F e a área A da superfície:
Por exemplo, imagine um líquido fazendo uma força de 20N no fundo de um recipiente que tem área de 0,80m²:
A pressão que ele exerce no fundo é:
O N/m² é a unidade de pressão do S. I.
Em homenagem a Blaise Pascal (1623 -1662), que foi um matemático, escritor, físico, inventor, filósofo e teólogo francês, o N/m² passou a corresponder ao pascal (Pa) no S.I.
Também existem outras unidades de pressão, como:
* a atmosfera (atm). 1 atm corresponde à pressão que o peso da nossa atmosfera exerce no nível do mar;
* a libra-força por polegada quadrada (psi - do inglês pound force per square inch), que são usadas nos calibradores de pneus dos postos de combustíveis;
* o milímetro de mercúrio (mmHg)
* o bar (que nos lembra o nome do instrumento que mede a pressão atmosférica, o barômetro)
Temperatura (T)
Como já estudamos, a temperatura corresponde ao nível de agitação térmica dos átomos e moléculas de uma substância.
Vimos que existem diversas escalas de temperatura, e as principais são:
*Celsius (que usamos usualmente);
*Fahrenheit (muito usada nos Estados Unidos)
*Kelvin (é a escala do Sistema Internacional, também conhecida como escala absoluta)
