Lei dos Gases

Rafael C. Asth

Professor de Matemática e Física

As Leis 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 - temperatura constante)
• Lei de Gay-Lussac (transformação )
• Lei de Charles (transformação isobárica - pressão constante)

Cada uma delas contribuiu para os estudos sobre os gases e suas propriedades, a saber: volume, pressão e temperatura.

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.

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, sejam constantes, enquanto outras duas são variáveis.

Lei de Boyle

A Lei de Boyle-Mariotte foi proposta pelo químico e físico irlandês Robert Boyle (1627-1691) e pelo francês Edme Mariotte (1620-1684).

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:

ou

Onde,
p: pressão (N/m²)
V: volume (m³)
k: um valor constante

Se k é constante, então é igual em dois momentos da transformação.

Assim, vale que:

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 isovolumétrica dos gases, ou seja, a volume constante. A pressão exercida pelo gás é proporcional à sua temperatura .

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.

Como , para momentos 1 e 2 da transformação, é válido que:

Lei de Charles

A Lei de Charles foi proposta pelo físico e químico francês Jacques Alexandre Cesar Charles (1746-1823).

Ela apresenta a transformação isobárica (pressão constante) dos gases. Ou seja, o volume do gás é diretamente proporcional à temperatura.

A fórmula que expressa a lei de Charles é:

Onde,

P: pressão
T: temperatura
k: é um número constante

Se k é constante, então é igual em dois momentos da transformação.

Assim, vale que:

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,
Os índices 1 e 2 representam dois momentos da transformação.

P: pressão
V: volume
T: temperatura

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".

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.

Veja também termodinâmica.

Rafael C. Asth

Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.