02 - O que medem os parâmetros a e b na equação de van der Waals?
03 - O que são fluidos supercríticos e quais suas aplicações?

Passo 1

O enunciado 02 pede para explicar o que medem os parâmetros a e b na equação de van der Waals, cuja forma clássica é
p = \frac{RT}{V_m - b} - \frac{a}{V_m^2},
onde p é a pressão, T a temperatura, R a constante dos gases ideais e V_m o volume molar. A questão 03 quer que a gente defina fluidos supercríticos (condições acima do ponto crítico) e apresente aplicações práticas.

Passo 2

O parâmetro a corrige o termo de pressão para levar em conta as forças de atração intermolecular. Em um gás real, moléculas se atraem e diminuem a pressão exercida sobre as paredes. Quanto maior o valor de a, mais fortes são essas atrações. Dimensionalmente, a tem unidades de pressão vezes volume ao quadrado por mol ao quadrado.

Passo 3

O parâmetro b corrige o volume disponível, levando em conta o tamanho finito das moléculas. Cada mol ocupa um volume “excluído” b, de modo que o volume útil para movimento cai de V_m para V_m - b. Quanto maior b, maior o volume molecular próprio. Dimensionalmente, b é um volume por mol.

Passo 4

Fluidos supercríticos são substâncias submetidas simultaneamente a temperatura e pressão acima de seus valores críticos (T > T_c,\;p > p_c). Nessa condição não há distinção entre fase líquida e gasosa: o fluido exibe densidade próxima à de um líquido e difusividade parecida com a de um gás, além de não ter tensão superficial.

Passo 5

As principais aplicações de fluidos supercríticos incluem:
– Extração seletiva (por exemplo, supercrítico \mathrm{CO_2} na descafeinação de café)
– Processos de secagem e despoluentes (limpeza de metais, peças eletrônicas)
– Síntese e catálise (meio de reação homogêneo e ajuste fino de solubilidade)
– Supercrítica da água em oxidação de resíduos orgânicos e em geração de combustíveis a partir de biomassa.

Resposta

02 – O parâmetro a mede a intensidade das forças de atração intermolecular, corrigindo a pressão; o parâmetro b mede o volume excluído pelas próprias moléculas, corrigindo o volume disponível.
03 – Fluidos supercríticos são aqueles em condições acima do ponto crítico (T_c,p_c), sem distinção entre líquido e gás; suas aplicações incluem extração com \mathrm{CO_2}, limpeza e secagem de materiais, reações catalíticas e oxidação supercrítica de resíduos.

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