Quais são os limites qualitativos de p, V e T para que o modelo dos gases ideais seja válido? Dê uma explicação física/química para que esse modelo não seja válido fora desses limites.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado está perguntando quais são os limites qualitativos para pressão §, volume (V) e temperatura (T) onde o modelo dos gases ideais funciona direitinho. Além disso, precisamos explicar de forma física ou química por que esse modelo não funciona bem fora desses limites. Para resolver isso, vamos usar conhecimentos sobre as leis dos gases ideais e entender quando elas são aplicáveis.

Passo 2

Primeiro, o que é um gás ideal? É um gás que obedece perfeitamente a equação de estado dos gases ideais:
onde é a pressão, é o volume, é a quantidade de substância, é a constante dos gases e é a temperatura.

Passo 3

Para que o modelo dos gases ideais seja válido, precisamos considerar algumas condições:
  1. Pressão §: A pressão deve ser baixa. Quando a pressão é baixa, as partículas do gás estão mais afastadas, e as interações entre elas são mínimas, o que faz com que o modelo ideal funcione bem.
  2. Volume (V): O volume deve ser grande. Um volume grande significa que há bastante espaço para as partículas se movimentarem livremente, reduzindo as interações intermoleculares.
  3. Temperatura (T): A temperatura deve ser alta. Temperaturas elevadas aumentam a energia cinética das partículas, fazendo com que elas se movam rapidamente e superem quaisquer forças de atração entre elas.

Passo 4

Agora, por que o modelo dos gases ideais não funciona fora desses limites?
  • Altas Pressões: Quando a pressão aumenta, as partículas do gás ficam mais próximas umas das outras. Nessas condições, as forças de atração ou repulsão entre as partículas se tornam significativas, o que não é considerado no modelo dos gases ideais. Isso faz com que a equação ideal não descreva corretamente o comportamento do gás.
  • Baixos Volumes: Similar à alta pressão, quando o volume diminui, as partículas estão mais próximas, aumentando as interações entre elas. O espaço limitado também pode fazer com que o tamanho das próprias partículas seja relevante, o que novamente não é levado em conta no modelo ideal.
  • Baixas Temperaturas: Com temperaturas baixas, a energia cinética das partículas diminui, permitindo que as forças de atração entre elas tenham um impacto maior. Isso pode levar à condensação do gás em líquido, por exemplo, algo que o modelo dos gases ideais não prevê.

Resposta

O modelo dos gases ideais é válido quando a pressão é baixa, o volume é grande e a temperatura é alta. Fora desses limites, como em altas pressões, baixos volumes e baixas temperaturas, as interações entre as partículas e o tamanho das moléculas se tornam significativas, fazendo com que o modelo ideal não descreva corretamente o comportamento do gás.

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