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Velocidade mais provável da moléculas de alguns gases

Física
Termologia
Gases Perfeitos

Definição : Qualquer substância apresenta vibração molecular. Os gases possuem a menor densidade e portanto maior agitação entre os estados físicos da matéria. Assim, podemos estimar a velocidade média das moléculas de um gás para determinadas temperaturas, através da equação :

Equação para o cálculo da velocidade média das moléculas de um gás.

onde : "k" é a constante de Stefan-Boltzmann (1,38 . 10-23 J/K), "T" é a temperatura do gás na escala kelvin e "mo" é a massa de cada molécula.

Observação : A tabela apresenta 3 (três) colunas para velocidades. Cada uma delas refere-se a uma temperatura específica, medidas em km/s.

Aplicação : Na prática podemos comparar a velocidade média das moléculas de um gás com a velocidade de fuga (escape) de um planeta. Esta comparação nos permite verificar quais são os gases que permanecem compondo a atmosfera do planeta e quais são os que escapam de sua atração gravitacional. Por exemplo: a velocidade de fuga da Terra é de 11,3 km/s. Assim, de acordo com a tabela seguinte, nenhum gás conseguiria fugir à atração terrestre pois suas velocidades são menores que a de fuga. Isto não ocorre na prática. Vale lembrar que nas camadas superiores da atmosfera terrestre as moléculas dos gases recebem calor solar direto e alcançam temperaturas maiores, aumentando suas velocidades e escapando para o espaço. Nossa atmosfera é pobre em Hidrogênio e Hélio que são gases mais leves e mais velozes. Estima-se que o hidrogênio escapa da Terra à razão de 1,3 . 1022 átomos por segundo, ou seja, 600 kg por ano.

Substância Velocidade mais provável à temperatura de :
300 K = 27ºC 600 K = 327ºC 900 K = 627ºC
Oxigênio 0,39 km/s 0,56 km/s 0,68 km/s
Nitrogênio 0,42 km/s 0,60 km/s 0,73 km/s
Hélio 1,12 km/s 1,58 km/s 1,93 km/s
Hidrogênio 1,57 km/s 2,22 km/s 2,72 km/s

Fonte(s) : Física 2º Grau - Robortela, Avelino e Edson - Editora Ática - Volume 5 (Termologia)


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