Alguns investigadores estão estudando as propriedades físicas de um gás a ser usado como refrigerante em uma unidade de ar-condicionado. Como os fluidos refrigerantes são usados em temperaturas baixas e pressões altas, eles não podem ser tratados como gases perfeitos. Uma tabela de parâmetros de van der Waals mostra que para certo refrigerante
e
. Estime a pressão obtida quando
ocupa
em
. Compare com a pressão obtida considerando gás perfeito e comente os resultados.
Passo 1
O enunciado pede que a gente estime a pressão de
mol de um refrigerante confinado em
L a
C usando a equação de van der Waals, cujos parâmetros são
bar·L²·mol⁻² e
L·mol⁻¹. Depois, comparamos esse valor com a pressão calculada pelo gás perfeito.
Passo 2
Escrevemos a equação de van der Waals e isolamos
:
Isolindo
, fica
Passo 3
Agora vamos calcular numericamente
. Usamos
,mol,
,L,
,K,
,bar·L·mol⁻¹·K⁻¹.
Calculemos primeiro
:
O termo corrigido dá
O termo de atração é
Logo,
Passo 4
Para o gás perfeito, usamos
Passo 5
Comparando, vemos que
bar é bem menor que
bar. Isso ocorre porque a equação de van der Waals leva em conta as forças de atração entre moléculas (que reduzem a pressão) e o volume finito das moléculas (correção em
), enquanto o modelo de gás perfeito ignora essas interações e superestima a pressão em condições de alta pressão e baixa temperatura.