Considere
de argônio gasoso (
) exercendo uma pressão de
a
a) Qual o volume que ele ocuparia se fosse um gás ideal?
b) Se ocupa um volume de
, qual o fator de compressibilidade?
c) Predominam forças de interação nulas, atrativas ou repulsivas se ocupar o volume de
? Justifique.
a) Qual o volume que ele ocuparia se fosse um gás ideal?
b) Se ocupa um volume de
c) Predominam forças de interação nulas, atrativas ou repulsivas se ocupar o volume de
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado fala sobre argônio gasoso e nos pede para calcular alguns parâmetros usando a teoria dos gases ideais e outros conceitos relacionados. Vamos precisar usar a Lei dos Gases Ideais para a parte a) e um pouco de termodinâmica para as partes b) e c). Vamos lá!
Passo 2
Primeiro, na parte a), precisamos encontrar o volume que o argônio ocuparia se fosse um gás ideal. Para isso, vamos usar a Lei dos Gases Ideais, que é dada por:
Onde:
-
é a pressão, -
é o volume, -
é a quantidade de matéria (em mols), -
é a constante dos gases ideais ( ), -
é a temperatura em Kelvin.
Passo 3
Primeiro, vamos calcular a quantidade de matéria (
) usando a massa fornecida e a massa molar do argônio.
A massa dada é
e a massa molar do argônio é
. Então:
Passo 4
Agora, vamos converter a temperatura de 25°C para Kelvin:
Passo 5
Com todos os valores em mãos, vamos aplicar a Lei dos Gases Ideais para encontrar o volume
:
Calculando:
Passo 6
Passando para a parte b), precisamos encontrar o fator de compressibilidade (
). Esse fator nos indica o quanto o comportamento do gás real se desvia do gás ideal. A fórmula para
é:
Aqui, já temos o volume real (
).
Passo 7
Vamos calcular
:
Calculando:
Passo 8
Finalmente, na parte c), vamos analisar o que o valor de
nos diz sobre as forças de interação entre as moléculas do gás.
- Se
: O gás se comporta como ideal, sem interações significativas. - Se
: Predominam forças repulsivas entre as moléculas. - Se
: Predominam forças atrativas entre as moléculas.
No nosso caso,
, que é bem próximo de 1, mas ligeiramente maior. Isso indica que predominam forças repulsivas entre as moléculas do argônio quando ele ocupa um volume de
.
Resposta
a) O volume que o argônio ocuparia se fosse um gás ideal é aproximadamente 19,58 litros.
b) O fator de compressibilidade é Z ≈ 1,02.
c) Predominam forças repulsivas entre as moléculas do argônio quando ocupa um volume de
.