Explique em quais situaçoes/sistemas a lei para um gas ideal P V=n R T nao é valida. Dê exemplos

Passo 1

Vamos entender o que a questão está pedindo: precisamos explicar em quais situações ou sistemas a lei dos gases ideais, expressa por P V = n R T, não funciona. Para isso, vamos precisar conhecer quando essa lei é válida e identificar os casos em que essas condições não são atendidas. Além disso, vamos dar alguns exemplos para ilustrar essas situações.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar o que é a lei dos gases ideais. A equação P V = n R T relaciona a pressão ( P), o volume ( V), a quantidade de substância ( n), a constante dos gases ideais ( R) e a temperatura ( T) de um gás ideal. Um gás ideal é aquele que obedece perfeitamente a essa equação sem levar em conta as forças de atração ou repulsão entre as moléculas e assume que o volume das moléculas é desprezível.

Passo 3

Para a lei dos gases ideais ser válida, algumas condições precisam ser atendidas:
  1. Baixa Pressão: As moléculas do gás devem estar suficientemente afastadas umas das outras para que as interações entre elas sejam mínimas.
  2. Alta Temperatura: A energia cinética das moléculas deve ser alta o suficiente para que as forças de atração ou repulsão entre elas sejam insignificantes.
  3. Comportamento Ideal das Moléculas: As moléculas devem se mover livremente sem interagir significativamente umas com as outras.

Passo 4

Agora, vamos ver quando essas condições não são atendidas, fazendo com que a lei dos gases ideais deixe de ser válida:
  1. Altas Pressões: Quando a pressão é alta, as moléculas do gás ficam muito próximas, fazendo com que o volume das próprias moléculas e as forças de atração entre elas se tornem importantes. Nessas condições, a lei dos gases ideais não consegue descrever com precisão o comportamento do gás.
  2. Baixas Temperaturas: Em temperaturas baixas, a energia cinética das moléculas diminui, permitindo que as forças de atração entre elas influenciem mais o comportamento do gás. Isso pode levar à condensação do gás em líquido, algo que a lei dos gases ideais não prevê.
  3. Gases Reais com Interações Fortes: Alguns gases possuem interações moleculares fortes mesmo em condições não extremas de pressão e temperatura, fazendo com que a lei dos gases ideais não seja uma boa aproximação.

Passo 5

Vamos a alguns exemplos práticos:
  • Condensação do Dióxido de Carbono (CO₂): Em altas pressões e baixas temperaturas, o CO₂ se condensa em um líquido. Nesse estado líquido, as moléculas estão muito próximas e interagem fortemente, o que não é descrito pela lei dos gases ideais.
  • Gases em Ambientes de Alta Pressão Industrial: Em muitos processos industriais que operam sob altas pressões, como a fabricação de amônia na síntese de Haber-Bosch, os gases não se comportam de forma ideal devido às interações moleculares significativas.
  • Interior de Estrelas: No interior das estrelas, as pressões e temperaturas são tão extremas que os gases lá presentes não podem ser descritos pela lei dos gases ideais. As interações entre partículas são intensas e dominam o comportamento do gás.

Resposta

A lei dos gases ideais P V = n R T não é válida em situações de altas pressões e baixas temperaturas, onde as interações entre as moléculas e o volume das próprias moléculas se tornam significativos. Exemplos incluem a condensação de dióxido de carbono sob alta pressão e resfriamento, gases em ambientes de alta pressão industrial e as condições extremas encontradas no interior das estrelas.

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