A equação de Van der Waals é uma equação matemática que se aplica aos gases reais e pode ser apresentada como:
[P+a n^2V^2](V-n b)=R T
onde o termo an^2 / V^2 corrige a pressão por levar em consideração a atração intermolecular, e o termo
(a) O gás é comprimido à temperatura constante;
(b) Mais gás é adicionado ao sistema à temperatura e volume constante;
© A temperatura do gás é elevada a volume constante.
ATENÇÃO: cada resposta deve ser suportada pela aplicação da equação de van der Waals!!!
Resp.: (a) Menos ideal ; (b) Menos ideal ; © O gás tem comportamento próximo ao ideal

Passo 1

Vamos começar entendendo o que o exercício está pedindo. Temos a equação de Van der Waals, que é usada para descrever o comportamento de gases reais, ou seja, gases que não se comportam perfeitamente como os ideais. A equação é:
[P+a n^2V^2](V-n b)=R T
Aqui, é a pressão, o volume, a quantidade de gás, a temperatura, a constante dos gases, e e são constantes que ajustam a equação para levar em conta as interações intermoleculares e o volume das moléculas. Vamos analisar os três cenários apresentados usando essa equação para determinar se o gás se comporta de maneira mais ideal ou menos ideal.

Passo 2

Situação (a): O gás é comprimido à temperatura constante.
Quando comprimimos o gás mantendo a temperatura constante, o volume diminui. Na equação de Van der Waals, o termo aumenta porque o volume está no denominador e menor volume significa uma correção maior para a pressão devido às atrações intermoleculares. Isso faz com que o comportamento do gás se desvie mais do comportamento ideal, já que as interações entre as moléculas se tornam mais significativas.

Passo 3

Situação (b): Mais gás é adicionado ao sistema à temperatura e volume constante.
Adicionando mais gás, a quantidade aumenta enquanto e permanecem constantes. Na equação, o termo também aumenta com o aumento de , o que novamente reforça as interações intermoleculares. Com mais moléculas no mesmo volume, as colisões e as atrações entre elas se tornam mais frequentes, tornando o comportamento do gás menos ideal.

Passo 4

Situação ©: A temperatura do gás é elevada a volume constante.
Aqui, aumentamos a temperatura sem alterar o volume . Na equação de Van der Waals, um aumento em tende a aumentar a pressão ajustada . No entanto, ao aumentar a temperatura, a energia cinética das moléculas aumenta, o que reduz o efeito das atrações intermoleculares relativas. Isso faz com que o comportamento do gás se aproxime mais do ideal, já que as interações se tornam menos significativas comparadas à energia térmica.

Resposta

(a) Menos ideal ; (b) Menos ideal ; © O gás tem comportamento próximo ao ideal

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