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Aula 116 — Equação de Clapeyron

50 min

Objetivo geral

Compreender a equação de Clapeyron, que relaciona pressão, volume, quantidade de matéria e temperatura de um gás ideal.

Objetivos específicos

  • Enunciar a equação de Clapeyron (PV = nRT)
  • Identificar cada termo e sua unidade, incluindo a constante R
  • Resolver problemas usando a equação de Clapeyron

Conhecimentos prévios

  • Equação geral dos gases
  • Conceito de mol

Recursos didáticos

  • Quadro
  • Slides
  • Tabela de valores da constante R conforme a unidade de pressão

Desenvolvimento da aula

Acolhida e Sondagem

5 min · Ausubel (aprendizagem significativa)

Sondar o que os alunos já sabem sobre o tema, retomando a aula anterior e conectando com o conhecimento prévio.

Problematização Inicial

5 min · Bachelard (obstáculo epistemológico)

As leis anteriores relacionam P, V e T de UMA amostra de gás antes e depois de uma transformação. Como calcular o valor absoluto de uma dessas variáveis, sabendo a quantidade de gás?

Desenvolvimento Conceitual

20 min · Exposição dialogada

Apresentar a equação de Clapeyron (equação de estado dos gases ideais): PV = nRT, onde P é a pressão, V o volume, n o número de mols, T a temperatura em Kelvin, e R a constante universal dos gases (valor depende da unidade de pressão usada, ex.: 0,082 atm·L/mol·K). Diferenciar essa equação das leis anteriores: Clapeyron permite calcular o valor absoluto de uma variável a partir das outras, sem precisar de um 'antes e depois'.

Resolução Guiada

10 min · Vygotsky (zona de desenvolvimento proximal)

Resolver em conjunto um problema de cálculo direto usando PV = nRT.

Exercícios de Fixação

7 min · Prática independente

Exercícios sobre a equação de Clapeyron.

Síntese e Fechamento

3 min · Consolidação

Retomar os pontos-chave da aula e conectar com a próxima aula do módulo.

Avaliação formativa

Verificação da aplicação correta da equação PV = nRT, incluindo a escolha do valor correto de R.

Lista de exercícios

1. Calcule a pressão de 2 mols de um gás ideal em um recipiente de 10 L a 300 K (R = 0,082 atm·L/mol·K).

Gabarito: PV = nRT → P×10 = 2×0,082×300 → P = 49,2/10 = 4,92 atm.

2. Qual a diferença entre a equação geral dos gases e a equação de Clapeyron?

Gabarito: A equação geral compara duas situações (antes e depois) da mesma amostra de gás; Clapeyron calcula o valor absoluto de uma variável numa única situação, incluindo o número de mols.

Observações e extensão

Próxima aula: misturas gasosas e pressão parcial (Lei de Dalton).