O estado gasoso é o mais incomum estado físico da matéria, sendo caracterizado fundamentalmente pelas condições de pressão, temperatura e volume. Em relação aos demais estados físicos da matéria, pode-se considerar que a pressão exerce muita influência sobre um gás, nem se comparando àquela exercida sobre um sólido ou um líquido. As relações estabelecidas a partir da temperatura, da pressão e do volume de um sistema gasoso dão origem a importantes interpretações matemáticas, conhecidas como leis físicas. As principais delas são a Lei de Boyle-Mariotte, Lei de Gay-Lussac e Lei de Charles.
A Lei de Boyle-Mariotte: ISOTERMIA
Tomemos como exemplo uma seringa sem a agulha cheia de um determinado gás, o qual iremos considerar como Ideal (aquele que se comporta exatamente sob as condições determinadas). Fechando sua extremidade inferior e pressionando o êmbolo da seringa, teremos então um volume e uma determinada pressão. A partir de agora, iremos modificar os valores destas duas variáveis de estado (pressão e volume), mantendo sempre constante a temperatura (sistema isotérmico). No momento em que se fizer a medição dos valores do volume e da pressão para as várias experiências iremos perceber que o volume será sempre inversamente proporcional à pressão, quando a temperatura se mantiver constante. Isso quer dizer que aumentando a pressão iremos diminuir o volume, e vice-versa; sempre de modo proporcional.
A Lei de Gay-Lussac: ISOBARIA
Tomemos agora como exemplo um recipiente com êmbolo móvel, completamente preenchido por um gás ideal. Ele terá um determinado volume e uma determinada temperatura. Iremos agora modificar os valores destas duas variáveis de estado, mantendo constante a pressão (sistema isobárico). Ao fazermos a medição dos valores de volume e temperatura para as várias experiências com esse sistema poderemos comprovar que o volume será sempre proporcional à temperatura, uma vez que a pressão é mantida constante. Isso quer dizer que ao aumentarmos a temperatura, também estaremos aumentando o volume, e vice-versa, e sempre proporcionalmente.
A Lei de Charles: ISOMETRIA
O exemplo agora consiste em verificarmos as condições de pressão e temperatura. Consideremos então outro recipiente completo por um gás ideal. Ele terá uma determinada pressão e uma determinada temperatura. Agora, iremos novamente modificar os valores destas duas variáveis de estado, mantendo o volume constante (sistema isométrico). Ao fazermos a medição dos valores de pressão e temperatura para experimentos a partir do sistema considerado, iremos perceber que a pressão será sempre diretamente proporcional à temperatura, uma vez que o volume é mantido constante.
Referências: FELTRE, Ricardo; Fundamentos da Química, vol. Único, Ed. Moderna, São Paulo/SP – 1990.