O que acontece com a densidade dos gases quando se aumenta a temperatura?

Observe a imagem acima, você já parou para pensar por que os balões usados em competições e os balões de festas juninas conseguem subir através do ar? Depois de estudar a densidade absoluta dos gases, você entenderá. Vejamos, então:

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Qual a influência da temperatura na densidade do gás?
Quando a temperatura aumenta a densidade de um gás também aumenta?
O que ocorre quando aumentamos a temperatura de um gás?
Quando a temperatura aumenta a densidade?

A densidade ou massa específica é uma grandeza que relaciona a massa de uma substância que está contida em um determinado volume, sendo dada, portanto, pela seguinte fórmula:

d = m
V

A unidade no SI (Sistema Internacional de Unidades) para a densidade é gramas por litro (g/L).

Os gases também possuem densidade, que pode ser calculada por meio dessa mesma fórmula. Se considerarmos o gás nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP), em que a pressão é igual a 1 atm e a temperatura é de 273 K (0ºC), temos que, segundo a Hipótese de Avogadro, o volume ocupado por 1 mol de qualquer gás sempre será de 22,4 L. Esse valor corresponde ao volume molar dos gases. Então, podemos calcular a densidade em termos da massa molar do gás, ficando a fórmula da densidade assim:

dgás = Mmolar
VMolar

VMolar = 22, 4 L para 1 mol
dgás = ___Mmolar___
22,4 L . mol-1

Mas se quisermos calcular a densidade absoluta dos gases para qualquer condição, podemos usar a Equação de Clapeyron, também chamada de Equação de estado dos gases, que é dada por:

Visto que n (quantidade de matéria) é dado pela fórmula:

n = m/M,

e sendo que:

m = massa do gás em gramas;
M = massa molar do gás em g/mol,

podemos, então, escrever a Equação de Clapeyron também dessa forma:

PV = mRT
M

P . M = m
R . T V

e d = m
M

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Podemos fazer a substituição e encontraremos a seguinte fórmula que pode ser usada para calcular a densidade absoluta dos gases:

d = M . P
R . T

Lembrando que R é a constante universal dos gases e que ela pode ter diferentes valores, dependendo das condições em que o gás se encontra. Veja:

Tabela com valores da constante universal dos gases e respectivas unidades

Assim, ao resolver exercícios usando a fórmula da densidade absoluta dos gases, deve-se tomar cuidado para utilizar a constante universal dos gases que possui as mesmas unidades que o restante das grandezas (massa molar, pressão e temperatura).

Observe nessa última fórmula da densidade que foi proposta que a densidade absoluta dos gases é inversamente proporcional à temperatura do gás. Isso significa que, quando a temperatura aumenta, a densidade diminui e vice-versa. Isso explica por que os balões usados em competições e os balões de festas juninas conseguem subir através do ar, pois conforme a imagem inicial mostra, os balonistas aquecem o ar no interior do balão e, consequentemente, ele fica menos denso que o ar no exterior e, sendo menos denso, ele tende a subir.

Relação entre densidade e temperatura dos gases – inversamente proporcionais

Quando a temperatura de um gás aumenta, a sua massa permanece constante, porém, as partículas ficam mais espaçadas umas das outras, e o resultado é o aumento do volume e a consequente diminuição da temperatura:

Relação entre densidade e volume dos gases – inversamente proporcionais

Qual a influência da temperatura na densidade do gás?

A lei dos gases ainda é satisfeita porque a densidade do ar neste caso cresce (número maior de moléculas) quando a temperatura diminui (menor movimento das moléculas) e mais do que compensa esta diminuição. Assim, temperaturas mais baixas significam maiores densidades e freqüentemente maiores pressões na superfície.

Quando a temperatura aumenta a densidade de um gás também aumenta?

O que ocorre quando aumentamos a temperatura de um gás?

Isso quer dizer que, se aumentarmos a temperatura, a pressão dentro do recipiente que contém o gás também aumentará e vice-versa. Isso ocorre porque a pressão é resultado das colisões das partículas do gás com as paredes do recipiente, assim, quanto mais colisões, maior será a pressão.

Quando a temperatura aumenta a densidade?

Sim, a densidade diminui à medida que a temperatura aumenta. Uma vez que o aumento de temperatura causa o aumento do volume por efeito da dilatação, a relação entre o peso e o volume diminui.