Whatsapp icon Whatsapp

Transformações de estado dos gases em sistemas abertos

As transformações de estado dos gases em sistemas abertos diferem das que ocorrem em sistemas fechados.
A chaminé de uma industria é um exemplo de sistema aberto
A chaminé de uma industria é um exemplo de sistema aberto

O comportamento (transformação de estado) de um gás em um sistema ou recipiente aberto (permite a troca de calor e matéria entre o recipiente e o ambiente) apresenta as seguintes características:

  • a quantidade de moléculas de um gás pode variar, já que a entrada ou a saída delas é facilitada;

  • a pressão a que o gás é submetido não sofrerá alteração, porque será sempre igual à pressão atmosférica;

  • o volume será considerado constante porque os gases sempre apresentam o volume igual ao do local que os contém (nesse caso, o recipiente e o meio externo).

Uma garrafa destampada é um exemplo de sistema aberto
Uma garrafa destampada é um exemplo de sistema aberto

A única variável de estado que influencia o comportamento de um gás no sistema aberto é a temperatura. Assim, quando um gás for aquecido em um sistema aberto, suas moléculas terão um grau de agitação maior e uma parte delas tenderá a sair do recipiente. Já quando a temperatura do gás é diminuída (as moléculas de gás tendem a aproximar-se), temos o favorecimento da entrada de mais moléculas no recipiente em razão do novo espaço existente. Assim, a temperatura (T) e a quantidade de moléculas (n) do gás são inversamente proporcionais e o produto delas é uma constante (K):

T= ↓ n
T= ↑ n

n.T = K

Aplicando os conhecimentos do comportamento dos gases em um sistema aberto (volume e pressão constantes) à equação de Clapeyron (PV = nRT), temos a possibilidade de determinar, por meio da seguinte expressão, a quantidade de moléculas presentes em um recipiente aberto após uma modificação da temperatura ou determinar a temperatura que gerou a modificação na quantidade de moléculas de um gás:

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

ni.Ti = nf.Tf

  • ni = número de moléculas inicial (mol)

  • Ti = Temperatura inicial

  • nf = número de moléculas final (mol)

  • Tf = Temperatura final

Veja um exemplo de aplicação da fórmula da transformação de estado dos gases em sistemas abertos:

Determine a temperatura a que um gás deve ser aquecido, em um recipiente aberto, inicialmente a 25 oC, de tal modo que nele permaneça 1/5 das moléculas nele inicialmente contidas.

Dados do exercício:

Ti = 25 oC
ni = ni

Como o recipiente será aquecido, o gás perderá moléculas para o meio externo. Por isso, o número de mols final será a subtração do número de mols inicial com o 1/5.

nf = ni - 4
            5

nf = 1.ni
         5

Aplicando os dados na fórmula da transformação de gases em sistemas abertos:

ni.Ti = nf.Tf

ni.298 = 1ni.Tf
              5

ni.298.5 = 1ni.Tf

1490 = 1.Tf

Tf = 1490
       1

Tf = 1490 K ou 1217 oC

Publicado por Diogo Lopes Dias

Artigos Relacionados

Equação de Clapeyron
Conheça a Equação de Clapeyron ou Equação de estado dos gases perfeitos usada para resolver questões que envolvam transformações gasosas.
Equação geral dos gases
Ela aborda as três variáveis de estado (P, V, T).
Estudo do comportamento dos gases
Reação dos gases ao aumento de temperatura e pressão.
Transformações Gasosas
Conheça as transformações gasosas (isotérmica, isobárica e isocórica), as leis que as explicam, suas expressões matemáticas e seus gráficos.
Variáveis de estado dos gases
Como a pressão, volume e temperatura influem sobre gases.
video icon
Texto"Matemática do Zero | Repartir em Partes Inversamente Proporcionais" em fundo azul.
Matemática do Zero
Matemática do Zero | Repartir em Partes Inversamente Proporcionais
Quando realizamos uma divisão em partes inversamente proporcionais estamos dividindo um número de maneira proporcional ao inverso de outros números dados. Nessa aula veremos como repartir em partes inversamente proporcionais utilizando a definição e posteriormente um macete.

Outras matérias

Biologia
Matemática
Geografia
Física
Vídeos
video icon
videoaula brasil escola
Biologia
Transgênicos
Você sabe o que são alimentos transgênicos? Não se engane, eles estão mais presentes do que você imagina!
video icon
Videoaula Brasil Escola
Química
Alotropia
Não deixe de assistir nossa aula para fixar tudo o que você estudou sobre alotropia!
video icon
Videoaula Brasil Escola
Filosofia
Batman
Que tal assistir ao vídeo para uma análise ética sobre o herói?