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:
Conteúdo: teoria de gás ideal e comportamento de gases reais.
O que a gente vai precisar:
- A equação de estado do gás ideal,
- Entender por que gases reais fogem dessa equação,
- Ver quando essas diferenças ficam pequenas.
Passo 2
Relembrando o básico: um gás ideal obedece à equação
onde
–
–
–
–
–
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
Passo 3
Pra um gás real “virar” gás ideal, a gente precisa que as correções da Van der Waals fiquem desprezíveis:
- O termo
seja muito pequeno em comparação com . - 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
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.
– Pressão baixa: reduz
– Temperatura alta: como
Um jeito de medir o quão “ideal” o gás é é o fator de compressibilidade
Para gás 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
.