Comparando-se a equação do gás ideal com a de Van der Waals? Gás ideal:
Gás de Van der Waals:
Explique por que são introduzidas as constantes a e b e qual o significado delas?
Explique por que são introduzidas as constantes a e b e qual o significado delas?
Passo 1
Vamos resumir o que a pergunta está pedindo. Temos duas equações que descrevem o comportamento dos gases: a equação do gás ideal e a equação de Van der Waals. A questão quer que a gente explique por que foram adicionadas as constantes
e
na equação de Van der Waals e o que elas significam. Para resolver isso, vamos precisar entender o que cada termo nessas equações representa e como as constantes
e
ajustam a equação do gás ideal para refletir melhor o comportamento real dos gases.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a equação do gás ideal:
Aqui,
é a pressão,
é o volume,
é a quantidade de substância,
é a constante dos gases e
é a temperatura. Essa equação funciona bem para gases que não interagem muito entre si e ocupam um volume desprezível.
Passo 3
No entanto, na realidade, os gases não são perfeitos. As moléculas de gás ocupam um volume próprio e também interagem entre si. Por isso, Van der Waals propôs uma modificação na equação do gás ideal para levar essas considerações em conta. A equação de Van der Waals é:
Aqui,
é o volume molar, ou seja, o volume por quantidade de substância.
Passo 4
Agora, vamos entender o que são as constantes
e
:
-
Constante
: Essa constante está relacionada às forças de atração entre as moléculas do gás. No gás ideal, não consideramos essas interações, mas na vida real, as moléculas de gás se atraem umas às outras, o que reduz a pressão exercida pelo gás. Para compensar isso, adicionamos à pressão , aumentando efetivamente a pressão total no sistema. -
Constante
: Essa constante representa o volume ocupado pelas próprias moléculas do gás. No gás ideal, consideramos que as moléculas não ocupam espaço algum, mas na realidade, cada molécula ocupa um pequeno volume. Subtraímos do volume molar para ajustar o volume disponível para o movimento das moléculas.
Passo 5
Então, resumindo:
-
: Ajusta a pressão para considerar as atrações intermoleculares. -
: Ajusta o volume para considerar o espaço ocupado pelas moléculas.
Essas constantes permitem que a equação de Van der Waals descreva melhor o comportamento real dos gases, especialmente em condições de alta pressão e baixa temperatura, onde as aproximações do gás ideal não são mais válidas.
Resposta
As constantes
e
são introduzidas na equação de Van der Waals para ajustar a pressão e o volume, respectivamente, de forma a levar em conta as forças de atração entre as moléculas (
) e o volume ocupado pelas próprias moléculas (
). Isso torna a equação mais precisa para descrever o comportamento real dos gases em comparação com a equação do gás ideal.