Baseado nas considerações de gás ideal, em quais condições de temperatura e pressão o comportamento de um fluido se aproxima de um gás ideal?

Passo 1

Beleza, então o enunciado tá perguntando: “Com base nas considerações de gás ideal, em quais condições de temperatura e pressão um fluido passa a se comportar como gás ideal?”
Conteúdo: teoria de gás ideal e comportamento de gases reais.
O que a gente vai precisar:
  1. A equação de estado do gás ideal,
  2. Entender por que gases reais fogem dessa equação,
  3. Ver quando essas diferenças ficam pequenas.

Passo 2

Relembrando o básico: um gás ideal obedece à equação
P,V = n,R,T
onde
l(P + aVm^2r),(Vm - b) = R,T é a pressão,
é o volume,
é a quantidade de mols,
é a constante universal dos gases,
é a temperatura absoluta.
Na prática, gases reais interagem (forças de atração e repulsão) e ocupam um volume próprio. Por isso existe, por exemplo, a equação de Van der Waals:

onde é volume molar e são constantes que medem atração e volume próprio.

Passo 3

Pra um gás real “virar” gás ideal, a gente precisa que as correções da Van der Waals fiquem desprezíveis:
  1. O termo seja muito pequeno em comparação com .
  2. O termo seja pequeno em comparação com .
Isso rola quando o volume molar é grande, ou seja, as moléculas tão bem separadas e quase não interagem.

Passo 4

E na prática como a gente garante um Z = P,VmR,T grande?
– Pressão baixa: reduz , expande o gás, aumenta .
– Temperatura alta: como , se sobe pra mesma , aumenta também. Além disso, energia cinética alta faz com que as forças intermoleculares (que são fixas) tenham efeito relativo menor.
Um jeito de medir o quão “ideal” o gás é é o fator de compressibilidade

Para gás ideal . Em gases reais, quando , o comportamento é praticamente ideal.

Resposta

O fluido se comporta como gás ideal quando a temperatura está bem acima da temperatura crítica ( ) e a pressão bem abaixo da pressão crítica ( ). Isso significa condições de alta e baixa , onde as interações moleculares e o volume próprio viram detalhes desprezíveis e vale .

Exercícios relacionados