Lei dos gases ideais
Relacione pressão, volume e temperatura para um gás.
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Core idea
Overview
A lei dos gases ideais representa a equação de estado para um gás ideal hipotético, combinando as leis de Boyle, Charles e Avogadro em uma única relação. Ela estabelece uma conexão matemática entre a pressão, o volume, a temperatura absoluta e a quantidade molar de gás presente em um sistema.
When to use: Use esta equação ao analisar o comportamento de gases a pressões relativamente baixas e temperaturas elevadas, onde as moléculas agem independentemente. É a ferramenta principal para determinar uma propriedade física ausente de uma amostra de gás quando as outras variáveis de estado são definidas.
Why it matters: Esta relação é essencial para a engenharia química, meteorologia e o projeto de sistemas pneumáticos. Ela permite o cálculo da densidade do gás e da massa molar, que são críticos para a segurança industrial e a pesquisa atmosférica.
Symbols
Variables
p = Pressure, V = Volume, n = Amount of Gas, T = Temperature, R = Gas Constant
Walkthrough
Derivation
Compreendendo a Lei dos Gases Ideais
A lei dos gases ideais liga pressão, volume, temperatura e mols para gases que se comportam idealmente.
- O gás se comporta idealmente (as partículas têm volume desprezível e nenhuma força intermolecular).
- A temperatura é medida em Kelvin (K).
Declarar a Relação:
Pressão P vezes volume V é igual a mols n vezes a constante dos gases R vezes temperatura T.
Conversão de Temperatura:
Converta °C para K antes de substituir em PV = nRT.
Note: Na química do GCSE, você usará isso com frequência para encontrar n, V ou P quando as condições não forem CNTP/TPN.
Result
Source: AQA GCSE Chemistry — Quantitative Chemistry (Higher Tier)
Free formulas
Rearrangements
Solve for
Lei dos gases ideais: Isolar p
Rearranje a equação para isolar p.
Difficulty: 2/5
Solve for
Lei dos gases ideais: Isolar V
Rearranje a equação para isolar V.
Difficulty: 2/5
Solve for
Lei dos gases ideais: Isolar n
Reorganize a Lei dos Gases Ideais para resolver 'n', a quantidade de gás, isolando-o em um lado da equação.
Difficulty: 2/5
Solve for
Isolar T
Para tornar a Temperatura (T) o assunto da Lei dos Gases Ideais, divida ambos os lados da equação pelo produto da quantidade de gás (n) e a Constante do Gás (R).
Difficulty: 2/5
Solve for
Isolar R
Rearranje a equação para isolar R.
Difficulty: 2/5
The static page shows the finished rearrangements. The app keeps the full worked algebra walkthrough.
Visual intuition
Graph
O gráfico forma uma hipérbole porque o Volume aparece no denominador da fórmula de pressão, o que significa que conforme o Volume aumenta, a Pressão diminui em direção a zero e, conforme o Volume se aproxima de zero, a Pressão aumenta em direção ao infinito. Para um estudante de química, esse formato ilustra que, a uma quantidade constante de gás e temperatura, um Volume grande corresponde a uma Pressão baixa, enquanto um Volume pequeno força uma Pressão alta. A característica mais importante desta curva é que ela nunca chega a zero, o que significa que um gás nunca pode ser comprimido a um estado de Volume zero ou expandido para atingir Pressão zero.
Graph type: hyperbolic
Why it behaves this way
Intuition
Visualize um vasto número de partículas infinitamente pequenas e não interativas (moléculas de gás) movendo-se aleatoriamente e rapidamente dentro de um recipiente, colidindo elasticamente constantemente com suas paredes e umas com as outras.
Free study cues
Insight
Canonical usage
Todas as grandezas devem ser expressas em um conjunto consistente de unidades, normalmente do SI, ou em um conjunto em que o valor escolhido da constante dos gases ideais (R) corresponda às unidades de pressão, volume e temperatura.
One free problem
Practice Problem
Uma amostra de 2,50 moles de gás oxigênio é colocada em um recipiente de 5,00 L a uma temperatura de 300 K. Calcule a pressão em atmosferas usando R = 0,0821 L·atm/mol·K.
Hint: Rearranje a fórmula para p = nRT / V.
The full worked solution stays in the interactive walkthrough.
Where it shows up
Real-World Context
No caso de car tyre pressure in winter, Ideal gas law é utilizado para calcular Pressure from Volume, Amount of Gas, and Temperature. O resultado importa porque ajuda a converter uma quantidade variável em um total como área, distância, volume, trabalho ou custo.
Study smarter
Tips
- Sempre converta as temperaturas para Kelvin adicionando 273,15 ao valor em Celsius.
- Certifique-se de que as unidades de pressão e volume correspondam às unidades da constante universal dos gases R que está sendo usada.
- Lembre-se que esta lei assume que as partículas de gás não possuem volume nem forças atrativas, o que é uma aproximação do comportamento real.
Avoid these traps
Common Mistakes
- Usar Celsius.
- Usar dm³ sem verificar as unidades de R.
- Esquecer que a temperatura deve estar em Kelvin (adicionar 273).
- Usar o valor errado de R para as unidades que estão sendo usadas.
Common questions
Frequently Asked Questions
A lei dos gases ideais liga pressão, volume, temperatura e mols para gases que se comportam idealmente.
Use esta equação ao analisar o comportamento de gases a pressões relativamente baixas e temperaturas elevadas, onde as moléculas agem independentemente. É a ferramenta principal para determinar uma propriedade física ausente de uma amostra de gás quando as outras variáveis de estado são definidas.
Esta relação é essencial para a engenharia química, meteorologia e o projeto de sistemas pneumáticos. Ela permite o cálculo da densidade do gás e da massa molar, que são críticos para a segurança industrial e a pesquisa atmosférica.
Usar Celsius. Usar dm³ sem verificar as unidades de R. Esquecer que a temperatura deve estar em Kelvin (adicionar 273). Usar o valor errado de R para as unidades que estão sendo usadas.
No caso de car tyre pressure in winter, Ideal gas law é utilizado para calcular Pressure from Volume, Amount of Gas, and Temperature. O resultado importa porque ajuda a converter uma quantidade variável em um total como área, distância, volume, trabalho ou custo.
Sempre converta as temperaturas para Kelvin adicionando 273,15 ao valor em Celsius. Certifique-se de que as unidades de pressão e volume correspondam às unidades da constante universal dos gases R que está sendo usada. Lembre-se que esta lei assume que as partículas de gás não possuem volume nem forças atrativas, o que é uma aproximação do comportamento real.
References
Sources
- Atkins' Physical Chemistry
- Halliday, Resnick, and Walker, Fundamentals of Physics
- Wikipedia: Ideal gas law
- IUPAC Gold Book: Ideal gas
- NIST CODATA 2018
- Atkins' Physical Chemistry, 11th ed.
- IUPAC Gold Book
- Atkins' Physical Chemistry (e.g., Peter Atkins, Julio de Paula, James Keeler)