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Gases são substâncias que estão no estado físico gasoso da matéria e que têm como principal característica a existência de grandes espaços vazios entre as partículas.

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Outros exemplos de misturas gasosas que encontramos no dia a dia são o gás de cozinha, que se trata, na verdade, de uma mistura dos gases propano (C₃H₈) e butano (C₄H₁₀); e os cilindros usados para respiração por alpinistas e mergulhadores, que são misturas gasosas de nitrogênio e oxigênio, como o ar, mas enriquecidos com oxigênio (a quantidade de oxigênio armazenada nos cilindros deve ser de 42% em volume).

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A equação de Clapeyron é uma expressão matemática que relaciona grandezas como pressão (P), volume (V), temperatura (T) e o número de partículas (n) que compõem um gás perfeito ou ideal.

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Transformação isotérmica: conceito, fórmula e aplicação

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Transformação isotérmica: conceito, fórmula e aplicação

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A transformação isotérmica ocorre quando um gás, em condições ideais, sofre variação na sua pressão e no seu volume, mas a temperatura permanece constante. A palavra isotérmica vem do grego, em que iso significa “igual”, e thermo significa “calor”, ou seja, “calor igual”, o que dá a entender que a temperatura não muda.

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Um gás é caracterizado por três propriedades, denominadas variáveis de estado, que são: pressão, volume e temperatura. Quando uma ou mais dessas variáveis sofre alteração, ocorre uma transformação gasosa, que pode ser classificada como isotérmica, isovolumétrica ou isobárica.

Denomina-se transformação isotérmica a transformação gasosa em que a temperatura do sistema permanece constante, ocorrendo variações apenas na pressão e no volume do gás.

Essa transformação também recebe o nome de Lei de Boyle-Mariotte - denominação dada em homenagem a Boyle, químico irlandês que, em 1660, enunciou uma lei que afirmava que, em uma determinada amostra de gás ideal, o produto da pressão pelo volume ocupado pelo gás é constante quando a temperatura não varia, e também em homenagem a Mariotte, físico francês que, em 1676, descobriu de forma independente a mesma lei.

Em síntese, a lei que descreve o comportamento de um gás durante uma transformação isotérmica pode ser enunciada da seguinte forma:

"Na transformação isotérmica, a pressão exercida por uma amostra de gás ideal é inversamente proporcional à sua variação de volume."

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A partir dessa lei, podemos concluir que, ao aumentar a pressão de uma massa de gás, ocorrerá uma diminuição do volume ocupado por ele e vice-versa. Sendo assim, o produto entre essas duas grandezas permanecerá constante.

Matematicamente, a Lei de Boyle-Mariotte pode ser descrita pela expressão:
P . v = constante
Como o produto entre a pressão e o volume é constante, podemos concluir que:
p₁ . V₁ = p2 . V₂
Além disso, essa lei também é representada graficamente:

Esse gráfico representa a relação entre a variação de pressão e a variação de temperatura durante uma transformação isotérmica

A representação gráfica da transformação isotérmica é uma hipérbole. Quanto maior o produto p.V dessa transformação, mais afastada essa hipérbole ficará dos eixos do gráfico. O nome dado a essa curva representada no gráfico é Isoterma.

Por Mariane Mendes
Graduada em Física

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O que é transformação isotérmica? - Brasil Escola

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Um gás é caracterizado por três propriedades, denominadas variáveis de estado, que são: pressão, volume e temperatura. Quando uma ou mais dessas variáveis sofre alteração, ocorre uma transformação gasosa, que pode ser classificada como isotérmica, isovolumétrica ou isobárica. Denomina-se transformação isotérmica a transformação gasosa em que a temperatura do sistema permanece constante, ocorrendo variações apenas na pressão e no volume do gás.

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Transformação isobárica: conceito, fórmula e aplicação

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Transformação isobárica: conceito, fórmula e aplicação

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A transformação isobárica é encontrada sempre que a pressão for constante, por exemplo, uma bexiga cheia de ar tem seu volume alterado na medida em que varia a temperatura do gás em seu interior, contudo, a sua pressão externa se mantém inalterada, da mesma forma ocorre com os balões de ar quente.

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Transformação isobárica: o que é, fórmulas - Brasil Escola

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Clique aqui e saiba o que é transformação isobárica. Entenda como ela ocorre, conheça suas fórmulas e seus gráficos. Veja exemplos.

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Transformação isovolumétrica: conceito, fórmula e aplicação Bibliografia

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Transformação isovolumétrica: conceito, fórmula e aplicação Bibliografia

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A transformação isobárica é encontrada sempre que a pressão for constante, por exemplo, uma bexiga cheia de ar tem seu volume alterado na medida em que varia a temperatura do gás em seu interior, contudo, a sua pressão externa se mantém inalterada, da mesma forma ocorre com os balões de ar quente.

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Acontece a transformação isocórica quando determinada massa de um gás é submetida a mudanças de temperatura que desencadeiam mudanças de pressão ou vice e versa, considerando-se que temperatura e pressão, nesse caso, são grandezas diretamente proporcionais, enquanto o volume do sistema permanece inalterado.
Veja também: O que é pressão parcial dos gases?
Tópicos deste artigo

O que é uma transformação isocórica?

Uma transformação isocórica é quando acontece a uma determinada massa de gás uma mudança de temperatura e pressão, mas seu volume continua o mesmo. A alteração de pressão será diretamente proporcional à temperatura, ou seja, se um gás, em um determinado sistema fechado, dobrar sua temperatura absoluta, isso acarretará um aumento da pressão para o dobro do que havia inicialmente.
Exemplos:
Esse tipo de transformação é também chamado de isovolumétrico ou isométrico. O termo isocórico provem do grego Isokhora, em que iso significa "igual" e khora significa "lugar ou volume" (nesse contexto).

Os pneus de um carro sofrem transformação isocórica, podemos observar isso ao fazermos sua calibragem. Em dias quentes, a pressão dada no monitor de calibragem é maior do que em dias frios. Isso porque, havendo aumento na temperatura, a pressão aumenta, já que o volume mantém-se.

Calibragem de pneus, sistema em que pode acontecer uma transformação isocórica.

Outros exemplos são os desodorantes em spray, nesse tipo de produto há, no rótulo, um aviso para que não seja armazenado ou submetido a altas temperaturas, pois, além de algumas de suas substâncias serem inflamáveis, há a condição de transformação isocórica ou isovolumétrica. Como os desodorantes em aerossol estão dentro de um frasco vedado e em estado gasoso, o aumento da temperatura acarretará um aumento de pressão e o risco de uma explosão.

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Características de uma transformação isocórica

- Volume constante.

- Pressão e temperatura são diretamente proporcionais.

Essas características podem ser descritas pelas seguintes fórmulas:

Gráfico de uma função isocórica

Observe a seguinte tabela que descreve o comportamento de um gás em relação à pressão, à temperatura e à constante resultante.

Observe que a pressão acompanha o aumento da temperatura de forma que a relação P/T permanece constante, isso quer dizer que pressão e temperatura são grandezas diretamente proporcionais. Portanto, o gráfico que descreve transformações isocóricas é do tipo linear. Veja:

Quem descobriu a transformação isocórica?

Jacques Alexandre César Charles (1746-1823) foi o cientista francês que, estudando o comportamento dos gases em sistema fechado para criação de um termômetro de precisão, concluiu os estudos sobre as transformações isocóricas.
Veja também: Lei volumétrica de Gay-Lussac
O cientista Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) também desenvolveu um estudo sobre expansão e retração de um sistema gasoso. Foram análises independentes, mas que, por chegarem à mesma conclusão, dividiram os créditos. Hoje alguns autores referem-se às duas últimas leis físicas dos gases que explicam as transformações isobáricas e isocóricas como 1ª e 2ª leis de Charles-Gay-Lussac.

Exercícios resolvidos
Resolução
Questão 1 - (PUC-RJ) Um pneu de bicicleta é calibrado a uma pressão de 4 atm, em um dia frio, à temperatura de 7 °C. O volume e a quantidade de gás injetado são os mesmos. Qual será a pressão de calibração no pneu quando a temperatura atinge 37 °C?

Alternativa A

1° passo: identificar o sistema e extrair os dados.

7 x P2 = 37 x 4

P2 = 148 / 7
P2 = 21,14 atm

Questão 2 - (Unifor-CE) Examine a figura abaixo.

A pressão do gás dentro da seringa pode ser diminuída:

a) colocando a seringa em água gelada, mantendo a extremidade tampada.

b) apertando o êmbolo, mantendo a extremidade tampada.

c) colocando a seringa em água quente, mantendo a extremidade tampada.

d) abrindo a extremidade e expulsando metade do ar para fora da seringa.
Resolução
e) puxando o êmbolo, mantendo a extremidade aberta.

Alternativa A. A pressão de um gás é diretamente proporcional à temperatura em sistema isocórico, ou seja, sem alteração de volume ou de massa do gás. Quando houver diminuição na temperatura, haverá também uma queda na pressão.

Por Laysa Bernardes Marques de Araujo
Professora de Química

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Transformação isocórica (isovolumétrica) - Brasil Escola

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Acontece a transformação isocórica quando determinada massa de um gás é submetida a mudanças de temperatura que desencadeiam mudanças de pressão ou vice e versa, considerando-se que temperatura e pressão, nesse caso, são grandezas diretamente proporcionais, enquanto o volume do sistema permanece inalterado. Veja também: O que é pressão parcial dos gases?