7310 – A Cinética dos Gases


A teoria cinética dos gases baseia-se no estudo do movimento resultante do efeito da temperatura e das interações das moléculas do gás, mediante as leis da mecânica. Devido ao elevado número de unidades moleculares envolvido nos cálculos cinéticos, da ordem de 106 moléculas/mm3 em condições normais de pressão e temperatura, é freqüente que se recorra, nessa área, a operações estatísticas.
De acordo com essa teoria, as moléculas de um gás estão em temperatura superior ao zero absoluto(- 273,15o C ou zero kelvins) e em constante movimentação, chocando-se entre si e contra as paredes do recipiente onde estão inseridas. Relacionando o movimento das partículas com a equação dos gases ideais, é possível determinar a temperatura do gás em cada instante, pela fórmula de Boltzmann:
Nessa relação, Na é o número de Avogadro, correspondente ao número de moléculas contidas em um mol de qualquer substância, equivalente a 6,02 x 1023; R é a constante dos gases; e Ec, a energia cinética inerente ao deslocamento das partículas. Na fórmula de Boltzmann define-se outra das constantes fundamentais dos gases, denominada constante de Boltzmann:
A teoria cinética dos gases permite encontrar expressões teóricas para definir importantes variáveis físicas, como a viscosidade de um gás e seu coeficiente de condutividade térmica.
O comportamento dos gases ideais é idêntico tanto em massas homogêneas quanto em misturas gasosas. Nesse sentido, foi de fundamental importância a lei enunciada em 1801 pelo físico inglês John Dalton, chamada lei das pressões parciais. Segundo esta, a pressão de uma mistura de gases que não interagem entre si se obtém a partir da soma ponderada das pressões parciais, referentes a cada uma das substâncias que constituem a mistura.
No que diz respeito à difusão, o modo como se dá, entre os diversos tipos de gases, foi equacionado em meados do século XIX pelo físico escocês Thomas Graham. Pela lei de Graham, nas mesmas condições de pressão e temperatura, as velocidades de difusão de dois gases Vo e V1, são inversamente proporcionais à raiz quadrada de suas densidades do e d1:
Nesse contexto, cabe ressaltar a diferença existente entre a densidade absoluta, correspondente à massa de um determinado gás contida numa unidade de volume, e a densidade relativa, correspondente à relação existente entre dois volumes idênticos do gás e de ar, nas mesmas condições de pressão e temperatura. Ambas são muito inferiores às densidades de líquidos e sólidos e se expressam, por convenção, em gramas por litro (g/l) e não nas unidades do sistema internacional, kg/m3.