Termodinâmica: Pressão e Temperatura

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O que postula a teoria cinética sobre a composição de um gás ideal?

Postula que o gás é composto por um número gigantesco de partículas puntiformes em movimento caótico e constante.

Qual é a definição microscópica de temperatura?

A temperatura é a medida direta da energia cinética média de translação das moléculas do gás.

O que acontece com as moléculas quando a temperatura aumenta?

Aumenta a velocidade média e a frequência e intensidade das colisões moleculares.

O que causa a pressão macroscópica de um gás em um recipiente?

O choque incessante das moléculas contra as paredes internas do recipiente.

Qual é a relação entre energia cinética média e temperatura absoluta?

A energia cinética média é diretamente proporcional à temperatura absoluta na escala Kelvin.

O que acontece no zero absoluto (0 Kelvin) na teoria cinética clássica?

Toda a agitação térmica das moléculas cessaria completamente, atingindo energia cinética translacional nula.

Como a variação de momento linear das moléculas gera pressão?

A mudança de momento nas colisões com a parede gera uma força média perpendicular à área, resultando em pressão.

O que são colisões elásticas na teoria cinética?

Colisões nas quais a energia cinética total e o momento linear do sistema são perfeitamente conservados.

Por que o volume próprio das partículas é considerado desprezível no gás ideal?

Porque a distância média entre as partículas é infinitamente maior do que o diâmetro das próprias partículas.

Existem forças intermoleculares em um gás ideal entre as colisões?

Não, as forças atrativas ou repulsivas de longo alcance são consideradas nulas entre os choques.

O que é a velocidade quadrática média (v_rms)?

É a raiz quadrada da média dos quadrados das velocidades de todas as moléculas presentes no gás.

Como a velocidade quadrática média varia com a temperatura?

Ela varia de forma proporcional à raiz quadrada da temperatura absoluta em Kelvin.

Como a massa molar afeta a velocidade média das moléculas em mesma temperatura?

Gases com maior massa molar possuem moléculas mais lentas se mantidos sob a mesma temperatura.

O que prevê a Lei de Charles microscopicamente?

Com aquecimento a pressão constante, as moléculas colidem mais forte, exigindo aumento do volume para manter a pressão.

O que prevê a Lei de Gay-Lussac microscopicamente?

Com volume fixo, o aumento da temperatura eleva a velocidade e a força dos impactos, aumentando a pressão.

O que prevê a Lei de Boyle microscopicamente?

Ao reduzir o volume à temperatura constante, a densidade de partículas aumenta, elevando a taxa de colisões por área.

Qual é a fórmula da energia cinética média por molécula monoatômica?

A energia cinética média equivale a três meios da constante de Boltzmann multiplicada pela temperatura (3/2 kT).

O que é a constante de Boltzmann (k)?

É a constante universal dos gases dividida pelo número de Avogadro, relacionando energia e temperatura por molécula.

O que representa a distribuição de Maxwell-Boltzmann?

Descreve a distribuição estatística de velocidades entre as partículas de um gás a uma dada temperatura.

O que ocorre com a curva de Maxwell-Boltzmann quando a temperatura sobe?

A curva se alarga e o pico se desloca para a direita, indicando maiores velocidades com maior dispersão.

O que é o livre caminho médio?

É a distância média percorrida por uma molécula entre duas colisões consecutivas.

Como o aumento da pressão de um gás afeta o livre caminho médio?

Aumentar a pressão reduz o livre caminho médio, pois as moléculas ficam mais densamente agrupadas.

Como a difusão gasosa é explicada pela teoria cinética?

É a dispersão gradual de moléculas de uma região de maior concentração para menor, via choques aleatórios contínuos.

O que é efusão de um gás?

É a passagem de moléculas de um gás através de um orifício minúsculo em direção ao vácuo sem colisões internas.

Qual a relação da Lei de Graham com a teoria cinética?

A taxa de efusão é inversamente proporcional à raiz quadrada da massa molar, decorrente da velocidade molecular.

O que é energia interna de um gás ideal monoatômico?

É a soma exclusiva da energia cinética de translação de todas as moléculas contidas na amostra gasosa.

Por que a energia potencial intermolecular é nula no gás ideal?

Porque não há forças atrativas ou repulsivas sustentadas entre as moléculas entre as colisões.

De que variável termodinâmica depende a energia interna de um gás ideal?

Depende exclusivamente da temperatura absoluta do sistema gasoso.

O que acontece com a pressão se o número de moléculas dobrar em volume e temperatura constantes?

A pressão dobra, pois a frequência de impactos nas paredes por unidade de área também dobra.

O que acontece com a pressão se a temperatura dobrar em volume constante?

A pressão dobra, pois a energia cinética e a força dos impactos médios aumentam diretamente com Kelvin.

Por que gases reais desviam do comportamento ideal em pressões muito altas?

Porque o volume das próprias moléculas deixa de ser desprezível em relação ao volume do recipiente.

Por que gases reais desviam do comportamento ideal em temperaturas muito baixas?

Porque as velocidades moleculares baixas tornam as forças atrativas intermoleculares significativas.

Qual a correção de volume feita na equação de van der Waals?

Subtrai-se o covolume ocupado pelas próprias partículas do volume total do recipiente.

Qual a correção de pressão feita na equação de van der Waals?

Soma-se um termo corretivo à pressão para compensar a atração mútua que atenua o impacto na parede.

O que afirma o teorema da equipartição de energia?

Cada grau de liberdade quadrático acessível contribui com a metade da constante de Boltzmann multiplicada por T.

Quantos graus de liberdade translacionais tem uma molécula monoatômica?

Possui três graus de liberdade translacionais, correspondentes aos eixos espaciais x, y e z.

Quais graus de liberdade adicionais moléculas diatômicas lineares apresentam?

Apresentam dois graus de liberdade rotacionais independentes em temperaturas ambientes usuais.

Como os graus de liberdade influenciam a capacidade térmica molar de um gás?

Gases com mais graus de liberdade ativos requerem mais calor para elevar a mesma quantidade de temperatura.

O que expressa a relação PV igual a dois terços de N vezes a energia cinética média?

Conecta de forma direta a pressão e o volume macroscópicos à energia mecânica microscópica das partículas.

Por que a pressão é uma grandeza isotrópica no equilíbrio térmico?

Porque a agitação molecular ocorre de forma puramente caótica e estatisticamente igual em todas as direções.

Como a conservação da quantidade de movimento se aplica ao choque com a parede?

Uma molécula que bate elasticamente perpendicular inverte sua velocidade, variando seu momento em duas vezes a massa.

Qual é a velocidade mais provável em uma distribuição de Maxwell-Boltzmann?

É o valor de velocidade que corresponde ao ponto mais alto da curva de probabilidade estatística.

Qual a ordem crescente entre velocidade mais provável, média e quadrática média?

A velocidade mais provável é menor que a média simples, que por sua vez é menor que a velocidade quadrática média.

Como a gravidade afeta a teoria cinética na atmosfera terrestre?

Cria um gradiente onde a densidade e a pressão diminuem com a altitude, regidos pela distribuição barométrica.

O que ocorre durante uma expansão adiabática sob o ponto de vista cinético?

As moléculas realizam trabalho empurrando o êmbolo e perdem energia cinética, reduzindo a temperatura do gás.

O que ocorre durante uma compressão adiabática sob o ponto de vista cinético?

A parede móvel em avanço transfere energia mecânica às moléculas nos choques, elevando sua temperatura.

Por que a escala Kelvin é obrigatória nos cálculos da teoria cinética?

Porque zero Kelvin representa ausência de energia cinética translacional, inviabilizando valores térmicos negativos.

O que estabelece a Lei de Dalton das pressões parciais microscopicamente?

A pressão total é a soma dos choques independentes das moléculas de cada espécie química na mistura.

O que é o coeficiente de dilatação térmica sob a ótica cinética?

É a taxa de expansão necessária para manter o equilíbrio de colisões à medida que a agitação molecular cresce.

Como o conceito de entropia se vincula à teoria cinética?

A entropia mede o número de microestados compatíveis com um determinado macroestado de pressão e temperatura.