2.1: Prelúdio da teoria cinética dos gases

Como discutimos no capítulo anterior, o estudo do calor e da temperatura faz parte de uma área da física conhecida como termodinâmica, na qual precisamos que um sistema seja macroscópico, ou seja, que consista em um grande número (como\(10^{23}\)) de moléculas. Começamos considerando algumas propriedades macroscópicas dos gases: volume, pressão e temperatura. O modelo simples de um hipotético “gás ideal” descreve essas propriedades de um gás com muita precisão sob muitas condições. Passamos do modelo de gás ideal para uma aproximação mais amplamente aplicável, chamada de modelo Van der Waals.

Figura\(\PageIndex{1}\): Uma erupção vulcânica libera toneladas de gás e poeira na atmosfera. A maior parte do gás é vapor de água, mas vários outros gases são comuns, incluindo gases de efeito estufa, como dióxido de carbono, e poluentes ácidos, como dióxido de enxofre. No entanto, a emissão de gás vulcânico não é de todo ruim: muitos geólogos acreditam que, nos estágios iniciais da formação da Terra, as emissões vulcânicas formaram a atmosfera primitiva. (crédito: modificação do trabalho de “Boaworm” /Wikimedia Commons)

Os gases estão literalmente ao nosso redor — o ar que respiramos é uma mistura de gases. Outros gases incluem aqueles que tornam pães e bolos macios, aqueles que tornam as bebidas gaseificadas e aqueles que queimam para aquecer muitas casas. Motores e refrigeradores dependem do comportamento dos gases, como veremos nos capítulos posteriores.

Para entender ainda melhor os gases, também devemos examiná-los na escala microscópica das moléculas. Nos gases, as moléculas interagem fracamente, então o comportamento microscópico dos gases é relativamente simples e servem como uma boa introdução aos sistemas de muitas moléculas. O modelo molecular dos gases é chamado de teoria cinética dos gases e é um dos exemplos clássicos de um modelo molecular que explica o comportamento cotidiano.