As leis dos gases são um conjunto de leis físico-químicas que descrevem o comportamento dos gases quando estão em um sistema fechado.
Essas leis foram desenvolvidas no final do século 18 e relacionam matematicamente a pressão, a temperatura e o volume de um determinado gás.
A equação de estado de um gás ideal é derivada da teoria cinética dos gases que explica o comportamento das partículas de um gás (átomos e moléculas). As partículas em movimento (energia cinética) colidem umas com as outras e com as paredes do recipiente, influenciando a pressão, a temperatura e o volume.
As leis de gás mais importantes são:
1. Lei do gás ideal
A lei dos gases ideais é uma das leis dos gases e representa a equação de estado de um gás ideal. É uma boa aproximação do comportamento de alguns gases em algumas condições, embora tenha algumas limitações.
A lei dos gases ideais pode ser expressa com a seguinte equação:
P V = n R T
Onde,
P é a pressão.
V é o volume.
n é a quantidade da substância ou número de moles.
R é uma constante que depende do gás.
T é a temperatura.
2. Lei de Boyle-Mariotte
A lei de Boyle-Mariotte afirma que, em temperatura constante, o volume de um gás é inversamente proporcional ao aumento da pressão.
Essa lei descreve a relação pressão-volume de um gás em um processo isotérmico, ou seja, sem variação de temperatura. Do ponto de vista da física moderna, a lei é uma consequência da equação de Clapeyron-Mendeleev.
Robert Boyle estabeleceu experimentalmente essa lei em 1662. Edm Mariotte, por sua vez, a redescobriu por conta própria em 1676.
3. Lei Gay-Lussac
A lei de Gay-Lussac afirma que, em volume constante, a pressão de uma dada massa de gás é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. Ou seja, conforme a temperatura aumenta, a pressão aumenta se o volume permanecer constante.
P / T = constante
A lei de Gay-Lussac também é conhecida como lei da transformação isocórica porque é executada em volume constante. Foi descoberto pelo físico francês Jacques Charles em 1787, mas foi enunciado pela primeira vez por Louis Joseph Gay-Lussac em 1802.
Jacques Charles demonstrou que quando um gás sofre uma transformação isocórica, a relação entre sua pressão e temperatura permanece constante.
A explicação molecular da lei de Charles é que, ao aumentar a temperatura de uma quantidade de gás, a velocidade média de suas moléculas aumenta. As moléculas atingem as paredes do recipiente com mais frequência e têm um impacto mais forte, aumentando a pressão exercida pelas moléculas do gás sobre elas.
Neste site, usaremos o nome lei de Gay-Lussac para nos referir à relação entre pressão e temperatura em volume constante e a lei de Charles para a relação entre volume e temperatura em pressão constante.
4. Charles Law
A lei de Charles estabelece que, se a pressão e a quantidade de um gás não forem alteradas, a relação entre o volume e a temperatura permanece constante e eles são diretamente proporcionais um ao outro.
V / T = constante
Às vezes, o nome Gay-Lussac também é usado para se referir à lei de Charles que relaciona a temperatura e a pressão de um gás a pressão constante. Na realidade, Louis Joseph Gay-Lussac anunciou a lei de Charles em 1802, enquanto Jacques Charles a descobriu 15 anos antes, em 1787.
Em 1702, Guillaume Amontons já havia antecipado essa relação nos gases.
5. Lei de Avogadro
A lei de Avogadro afirma que gases com o mesmo volume, temperatura e pressão contêm o mesmo número de partículas (ou moléculas). Portanto, o número de moléculas em um volume específico de gás é independente do tamanho ou da massa das moléculas de gás.
O número de moléculas em um mol de substância é o número de Avogadro: aproximadamente 6,022 · 10 23 partículas / mol.
Consequentemente, as densidades dos diferentes gases são, nas mesmas condições de temperatura e pressão, proporcionais às suas massas moleculares.
Esta lei leva o nome de Amedeo Avogadro, que a criou em 1811.
