Combustíveis gasosos, líquidos e sólidos: … que, para uma amostra de gás, existe uma...
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Combustíveis gasosos,
líquidos e sólidos:
compreender as diferenças
Combustíveis Energia e Ambiente
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Estados físicos de hidrocarbonetos em
função do número de carbonos da cadeia
Combustíveis Energia e Ambiente
Os gases combustíveis podem
ser agrupados em famílias,
com características de
combustão similares.
•gases combustíveis ricos em
monóxido de carbono e em
hidrogénio, como o gás de
cidade
•gases naturais e os gases
associados ao petróleo bruto.
•Gases de Petróleo Liquefeitos
(GPL), que são o butano
(C4H10) e o propano (C3H8).
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Combustíveis gasosos, líquidos e
sólidos: compreender as diferenças
Combustíveis Energia e Ambiente
Gases possuem características físicas distintas dos restantes
materiais
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Gases Reais versus Gases Ideais
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No século XIX alguns físicos, nomeadamente Boltzmann e
Maxwel, descobriram que as propriedades físicas dos gases
podiam ser explicadas com base nos movimentos das
moléculas individuais. Este movimento molecular tem
associada uma determinada energia cinética.
TEORIA CINÉTICA DOS GASES
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Gases Reais versus Gases Ideais
Hipóteses fundamentais da T. C. G.
1. Todo o gás é formado por moléculas em movimento livre e desordenado a grande velocidade. As moléculas chocam entre si e contra as paredes do recipiente. As colisões são perfeitamente elásticas, isto é, pode haver transferência de energia entre as moléculas devido às colisões mas a energia total do sistema permanece constante
2. As moléculas estão muito separadas umas das outras, isto é, o espaço ocupado.
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Gases Reais versus Gases Ideais
Hipóteses fundamentais da T. C. G.
3. pelas partículas é desprezável relativamente ao espaço "vazio" existente no recipiente em que se encontram. As moléculas podem ser consideradas pontuais, isto é, têm massa mas o seu volume é desprezável.
4. Não existem forças atractivas nem repulsivas entre as moléculas de um gás.
5. A energia cinética média das moléculas é proporcional à temperatura do gás.
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Gases Reais versus Gases Ideais
O gás perfeito ou ideal obedece, rigorosamente, às
hipóteses do modelo descrito pela teoria cinética dos
gases.
O gás real, afasta-se do comportamento do gás ideal,
principalmente a pressões muito elevadas e/ou
temperaturas muito baixas
A uma amostra gasosa constituída por uma certa quantidade de
matéria (n) podemos associar três grandezas ou variáveis que se
relacionam matematicamente entre si. São elas o volume (V), a
pressão (P) e a temperatura (T).
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Pressão Volume e Temperatura
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Pressão
•Resulta das colisões das partículas com as paredes do recipiente.
•Depende da frequência das colisões por unidade de área e da velocidade com que as partículas chocam com as paredes
•Por definição
pressão = força / área
•Unidade SI pascal – Pa
1Pa = 1N/m2= 1Kg/ms2
•Relações entre unidades de Pressão
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Pressão Volume e Temperatura
Volume •Volume do recipiente que o contém.
•Unidade SI metro cúbico – m3
Temperatura
• T absoluta medida energia cinética média das partículas
• Unidade SI Kelvin – K (T absoluta)
• Relação entre temperaturas Celsius e Kelvin
T (K) = θ (ºC) + 273.15
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Relação entre P, V, T e n
Relação Volume - Pressão: Lei de Boyle- Mariotte (n,T constantes)
PV = constante
Representação gráfica da variação de volume de uma amostra de gás com a pressão
exercida sobre ele, a temperatura constante. (a) p em função de V; (b) p em função de
1/V.
(a) (b)
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Relação entre P, V, T e n
Relação V - T: Lei de Charles e Gay- Lussac (n,P constantes)
Verifica-se que, para uma amostra de gás, existe uma proporcionalidade directa entre volume que ocupada e a sua temperatura absoluta, a uma determinada
pressão.
V/T = constante
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Relação entre P, V, T e n
Relação V - n: Lei de Avogadro (T,P constantes)
Em 1811, Amadeu Avogadro pôs a hipótese de, à mesma temperatura e
pressão, volumes iguais de gases conterem o mesmo número de
moléculas.
V/n = constante
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Relação entre P, V, T e n
Lei Boyle PV = constante
Lei Charles
Lei Avogadro
V/T = constante
V/n = constante
V α n T 1/P
V P = K n T
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Relação entre P, V, T e n
V P = K n T
A PTN 1 mole ocupa um volume de 22.4 dm3
SI CGS
P (Pa) 105 P (atm) 1
V (m3) 22.4x10-3 V (dm3) 22.4
T (K) 273.15 T (K) 273.15
n (mol) 1 n (mol) 1
K = R = 8.314 K = R = 0.082
Pa. m3.mol-1.K-1 atm. dm3.mol-1.K-1
PV = n R T Equação de estado dos Gases Ideais
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Em que condições um gás se
comporta como real?
Os desvios de comportamento em relação aos gases ideais ocorrem porque, não são desprezáveis:
•O volume das moléculas
•As interacções moleculares (atracção e de repulsão).
Um gás real aproximar-se-á tanto mais do comportamento de um gás ideal quanto:
•mais elevada for a temperatura;
•maior for a rarefacção (menor número de moléculas por unidade de volume), o que implica ficar sujeito a pressões mais baixas.