[2º] Velocidade Molecular* (por Beatriz Moreira)

Toda matéria é composta por átomos e moléculas em constante agitação e, em virtude dos seus movimentos, as moléculas ou os átomos da matéria possuem energia cinética, e o aumento da velocidade das moléculas corresponde a um aumento de sua energia cinética e, consequentemente, a elevação de sua temperatura. Por exemplo, quando esfregamos as mãos, no inverno, o atrito causado pelo movimento faz com que aumente a energia e, em consequência, sentimos um aquecimento. Ou ainda, a energia cinética das moléculas de água que estão em uma panela no fogo vai aumentando conforme a água for aquecendo. Assim, temperatura é uma medida da agitação dos átomos e/ou moléculas de um sistema e caracteriza o seu estado térmico.

Em geral, a temperatura de uma parte do corpo é a temperatura do corpo inteiro, isto é possível porque a energia cinética média de um conjunto de moléculas pode ser igual a de um número grande de moléculas. Podemos dizer que a temperatura é proporcional à energia cinética média das moléculas e que, por sua vez, está relacionada à intensidade do movimento.

Se aumentarmos a temperatura de um corpo, consequentemente, aumentaremos a velocidade de suas moléculas e átomos e ocorrerá um aumento no afastamento médio entre esses átomos e moléculas o que causa um aumento nas dimensões do corpo. Essa variação nas dimensões provocada pela variação de temperatura é denominada dilatação térmica.

Os fatores que influenciam na velocidade de uma molécula são: a temperatura, a superfície de contato, a concentração de reagentes, presença de catalisador e a pressão. A velocidade das moléculas é dependente de sua massa molar, duas substancias A e B nas mesmas condições de exposição, temos que a razão das velocidades é a raiz quadrada do inverso da razão de suas massas.

Quanto maior a massa molar menor a velocidade. A energia cinética média das moléculas de qualquer gás, a uma dada temperatura T (em kelvin) é dada pela fórmula de Boltzman (PV = nRT) e funciona perfeitamente com pressões abaixo de 1 atm e temperaturas muito acima das temperaturas de condensação de um gás (esse é o conceito de gás ideal), uma vez que a pressão baixa (menos partículas por m³) reduz a probabilidade de colisões entre as moléculas e a alta temperatura aumenta a velocidade das moléculas, ou seja, diminui as interações intermoleculares, de modo que uma molécula com alta velocidade e, com elevada energia cinética, passe do lado de uma outra molécula sem sofrer desvios consideráveis ou atrações maiores. Se a molécula apresentasse baixa velocidade, ela seria atraída pela outra molécula e o gás, dependendo das pressões e da energia das moléculas, poderia liquefazer-se.

A energia cinética média das moléculas de um gás está em proporção com a temperatura absoluta, aumentando conforme o aumento da temperatura. Portanto, se dois gases diferentes apresentam a mesma temperatura, suas moléculas possuem a mesma energia cinética média. Considere m como a massa da molécula, v como a sua velocidade, Ec como a energia cinética, T como a temperatura absoluta e K como uma constante de proporcionalidade, temos:


As velocidades e as energias cinéticas individuais de cada molécula são muito variáveis, pois durante a colisão entre moléculas com energias diferentes, há a transferência de energia de uma para outra, aumentando a velocidade de uma molécula e diminuindo a da outra. Isso implica numa distribuição de velocidades. Sob a mesma temperatura, dois gases têm a mesma EC media:


A velocidade média das moléculas do gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua massa molecular. Então a velocidade das moléculas depende da intensidade de sua reação,
essa é a velocidade calculada das moléculas.

 

*Apesar da boa escolha dos textos (pesquisa), a nota será menor pois era para escrever uma redação (dissertação) sobre o tema, e apenas foram copiados trechos dos sites abaixo:

http://www.if.ufrgs.br/cref/leila/temp.htm

http://www.colegioweb.com.br/quimica/distribuicao-de-velocidades-moleculares.html

 

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