Usando esta equação, determine se o gás torna-se mais ou menos ideal quando:
(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!!!
(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!!!
Passo 1
Primeiro, vamos entender o enunciado. Temos que analisar se um gás se comporta de forma mais ou menos ideal em três situações diferentes utilizando a equação de van der Waals. A equação de van der Waals é uma correção à equação dos gases ideais que leva em conta o volume das moléculas e as forças de atração entre elas. Para resolver, precisaremos aplicar essa equação em cada cenário apresentado.
Passo 2
Vamos relembrar a equação de van der Waals:
Aqui,
é a pressão,
o volume,
o número de mols,
a temperatura,
a constante dos gases, e
e
são constantes específicas do gás que ajustam a pressão e o volume para desviar do comportamento ideal.
Passo 3
(a) Compressão do gás à temperatura constante:
Quando comprimimos o gás à temperatura constante, estamos diminuindo o volume . Na equação de van der Waals, ao diminuir
, o termo
diminui, o que aumenta a pressão
. Além disso, o termo
aumenta porque
está ao denominador e está diminuindo. Isso significa que as interações reais se tornam mais significativas, fazendo o gás se comportar de forma menos ideal.
Quando comprimimos o gás à temperatura constante, estamos diminuindo o volume
Passo 4
(b) Adição de mais gás à temperatura e volume constantes:
Ao adicionar mais gás, aumentamos o número de mols mantendo
e
constantes. Na equação de van der Waals, um aumento em
aumenta o termo
, reduzindo o volume efetivo
, o que aumenta a pressão
. Além disso,
também aumenta com o aumento de
. Assim, as interações reais ficam mais pronunciadas, fazendo o gás se comportar de forma menos ideal.
Ao adicionar mais gás, aumentamos o número de mols
Passo 5
© Elevação da temperatura do gás a volume constante:
Ao aumentar a temperatura mantendo
constante, na equação de van der Waals, um aumento em
tende a aumentar o termo
. Isso pode compensar o aumento dos termos
e diminuir o efeito das forças de atração entre as moléculas. Com maior temperatura, as moléculas têm mais energia cinética para superar as forças intermoleculares, fazendo o gás se comportar de forma mais ideal.
Ao aumentar a temperatura
Resposta
(a) Menos ideal;
(b) Menos ideal;
© Mais ideal.
(b) Menos ideal;
© Mais ideal.