A Lei dos Gases foram criadas por físico-químicos entre os séculos XVII e XIX. As três leis dos gases são denominadas:
- Lei de Boyle (transformação isotérmica)
- Lei de Gay-Lussac (transformação isobárica)
- Lei de Charles (transformação isométrica)
Cada uma delas contribuíram para os estudos sobre os gases e suas propriedades, a saber: volume, pressão e temperatura.
O que são Gases?
Os gases são fluidos que não possuem forma, nem volume próprio, ou seja, a forma e o volume dos gases dependem diretamente do recipiente no qual estão inseridos.
Isso ocorre porque as moléculas dos gases, diferente dos sólidos, estão separadas umas das outras.
Gases Ideais
Os chamados “Gases Ideais” ou “Gases Perfeitos” são modelos idealizados, utilizados para facilitar o estudo dos gases uma vez que a maioria deles se comportam como um "gás ideal".
Importante ressaltar que as três leis dos gases expõem o comportamento dos gases perfeitos, na medida que uma das grandezas, seja pressão, temperatura ou volume é constante, enquanto outras duas são variáveis.
Algumas características que definem os gases ideais são:
- Movimento desordenado e não interativo entre as moléculas;
- Colisão das moléculas dos gases são elásticas;
- Ausência de forças de atração ou repulsão;
- Possuem massa, baixa densidade e volume desprezível.
Lei de Boyle
A Lei de Boyle-Mariotte foi proposta pelo químico e físico irlandês Robert Boyle (1627-1691).
Ela apresenta a transformação isotérmica dos gases ideais, de modo que a temperatura permanece constante, enquanto a pressão e o volume do gás são inversamente proporcionais.
Assim, a equação que expressa a lei de Boyle é:
Onde,
p: pressão da amostra
V: volume
K: constante de temperatura (depende da natureza do gás, da
temperatura e da massa)
Lei de Gay-Lussac
A Lei de Gay-Lussac foi proposta pelo físico e químico francês, Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850).
Ela apresenta a transformação isobárica dos gases, ou seja, quando a pressão do gás é constante, a temperatura e o volume são diretamente proporcionais.
Essa lei é expressa pela seguinte fórmula:
Onde,
V: volume do gás
T: temperatura
k: constante da pressão (isobárica)
Saiba mais sobre a Transformação Isobárica.
Lei de Charles
A Lei de Charles foi proposta pelo físico e químico francês Jacques Alexandre Cesar Charles (1746-1823).
Ela apresenta a transformação isométrica ou isocórica dos gases perfeitos. Ou seja, o volume do gás é constante, enquanto a pressão e a temperatura são grandezas diretamente proporcionais.
A fórmula que expressa a lei de Charles é:
Onde,
P: pressão
T: temperatura
K: constante de volume (depende da natureza, do volume e da
massa do gás)
Leia também sobre as Transformações Gasosas.
Equação de Clapeyron
A Equação de Clapeyron foi formulada pelo físico-químico francês Benoit Paul Émile Clapeyron (1799-1864). Essa equação consiste na união das três leis dos gases, na qual relaciona as propriedades dos gases dentre: volume, pressão e temperatura absoluta.
Onde,
P: pressão
V: volume
n: número de mols
R: constante universal dos gases perfeitos: 8,31 J/mol.K
T:
Temperatura
Equação Geral dos Gases Perfeitos
A Equação Geral dos Gases Perfeitos é utilizada para os gases que possuem massa constante (número de mols) e variação de alguma das grandezas: pressão, o volume e a temperatura.
Ela é estabelecida pela seguinte expressão:
Onde,
P: pressão
V: volume
T: temperatura
K: constante molar
P1: pressão
inicial
V1: volume inicial
T1: temperatura inicial
P2: pressão final
V2: volume final
T2: temperatura final
Veja também: Transformação Adiabática