Calculadora da equação de estado dos gases ideais (PV=nRT)

Usando a equação de estado dos gases ideais PV=nRT, insira 3 dos valores de pressão, volume, quantidade de matéria (mols) e temperatura para calcular o restante.

Dicas de uso

  • Insira sempre a temperatura em temperatura absoluta (Kelvin, K). Inserir valores em Celsius diretamente produzirá um resultado incorreto.
  • A constante dos gases usada aqui é R=0.082057 L·atm/(mol·K). A pressão é unificada em atm e o volume em L.
  • Esta equação é uma aproximação que assume um "gás ideal". Em alta pressão e baixa temperatura, o comportamento dos gases reais pode se desviar dela.
  • Ao alternar o "valor a calcular", esse campo é ocultado e calculado automaticamente a partir dos outros três valores inseridos.

Perguntas frequentes

A equação de estado PV=nRT assume a relação física segundo a qual a pressão e o volume se aproximam de zero quando a temperatura se aproxima de 0 (o zero absoluto, onde o movimento molecular teoricamente cessa). Essa relação não se sustenta em escalas de temperatura relativas como Celsius ou Fahrenheit, por isso é necessário usar a temperatura absoluta (K).

Um gás ideal é um modelo teórico que assume que o volume molecular é desprezível e que nenhuma força intermolecular atua. Gases reais apresentam efeitos cada vez mais significativos das forças intermoleculares e do volume molecular em alta pressão e baixa temperatura, causando desvios maiores em relação à equação dos gases ideais.

O valor da constante dos gases R depende do sistema de unidades utilizado. Esta ferramenta unifica a pressão em atm, o volume em L e a temperatura em K, por isso usa R=0.082057 L·atm/(mol·K), correspondente a essas unidades. Ao calcular em unidades do SI (Pa·m³), usa-se R=8.314 J/(mol·K).

A quantidade de matéria representa o número de átomos ou moléculas, medida em mol. Um mol se refere a uma coleção de partículas igual ao número de Avogadro (cerca de 6.02×10²³). Se você conhece a massa de um gás e sua massa molar (peso molecular), pode encontrar o número de mols dividindo a massa pela massa molar.
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Curiosidade — Como as leis dos gases foram unificadas

A equação de estado dos gases ideais PV=nRT na verdade combina em uma só várias leis descobertas separadamente entre os séculos XVII e XIX. A lei de Boyle (P×V constante a temperatura constante), a lei de Charles (V/T constante a pressão constante) e a lei de Avogadro (volumes iguais de gás na mesma temperatura e pressão contêm o mesmo número de moléculas, independentemente do tipo de gás) foram regras empíricas descobertas de forma independente que foram unificadas em uma única equação em meados do século XIX.

Essa unificação é atribuída ao engenheiro francês Émile Clapeyron. Em 1834, ele combinou a lei de Boyle e a lei de Charles para publicar uma equação na forma PV=RT (por mol), que mais tarde foi refinada com a incorporação da lei de Avogadro até chegar à forma atual PV=nRT.

A suposição do "gás ideal" é apenas uma aproximação que ignora as interações entre as moléculas do gás e o tamanho das próprias moléculas, mas em condições próximas à temperatura e pressão padrão ela reproduz surpreendentemente bem o comportamento dos gases reais. Essa combinação de simplicidade e utilidade prática é o motivo pelo qual, quase 200 anos depois, ela continua sendo uma das primeiras coisas ensinadas na educação em química e física.

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