A equação de Van der Waals é uma equação matemática que se aplica aos gases reais e pode ser apresentada como:
onde o termo
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
(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:
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