Question

como se relacionam densidade e temperatura dos gases?​

Answer 1

A densidade ou massa específica é uma grandeza que relaciona a massa de uma substância que está contida em um determinado volume, sendo dada, portanto, pela seguinte fórmula:

d = m

V

A unidade no SI (Sistema Internacional de Unidades) para a densidade é gramas por litro (g/L).

Os gases também possuem densidade, que pode ser calculada por meio dessa mesma fórmula. Se considerarmos o gás nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP), em que a pressão é igual a 1 atm e a temperatura é de 273 K (0ºC), temos que, segundo a Hipótese de Avogadro, o volume ocupado por 1 mol de qualquer gás sempre será de 22,4 L. Esse valor corresponde ao volume molar dos gases. Então, podemos calcular a densidade em termos da massa molar do gás, ficando a fórmula da densidade assim:

dgás = Mmolar

VMolar

VMolar = 22, 4 L para 1 mol

dgás = ___Mmolar___

22,4 L . mol-1

Mas se quisermos calcular a densidade absoluta dos gases para qualquer condição, podemos usar a Equação de Clapeyron, também chamada de Equação de estado dos gases, que é dada por:

Visto que n (quantidade de matéria) é dado pela fórmula:

n = m/M,

e sendo que:

m = massa do gás em gramas;

M = massa molar do gás em g/mol,

podemos, então, escrever a Equação de Clapeyron também dessa forma:

PV = mRT

M

P . M = m

R . T V

e d = m

M

Podemos fazer a substituição e encontraremos a seguinte fórmula que pode ser usada para calcular a densidade absoluta dos gases:

d = M . P

R . T

Lembrando que R é a constante universal dos gases e que ela pode ter diferentes valores, dependendo das condições em que o gás se encontra.

Assim, ao resolver exercícios usando a fórmula da densidade absoluta dos gases, deve-se tomar cuidado para utilizar a constante universal dos gases que possui as mesmas unidades que o restante das grandezas (massa molar, pressão e temperatura).

Observe nessa última fórmula da densidade que foi proposta que a densidade absoluta dos gases é inversamente proporcional à temperatura do gás. Isso significa que, quando a temperatura aumenta, a densidade diminui e vice-versa. Isso explica por que os balões usados em competições e os balões de festas juninas conseguem subir através do ar, pois conforme a imagem inicial mostra, os balonistas aquecem o ar no interior do balão e, consequentemente, ele fica menos denso que o ar no exterior e, sendo menos denso, ele tende a subir.

Relação entre densidade e temperatura dos gases – inversamente proporcionais

Quando a temperatura de um gás aumenta, a sua massa permanece constante, porém, as partículas ficam mais espaçadas umas das outras, e o resultado é o aumento do volume e a consequente diminuição da temperatura.