Comente o modelo ideal e de van der Waals dos gases, indicando as diferenças entre ambos.
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra gente comentar dois modelos de gás: o modelo ideal e o de van der Waals, mostrando as diferenças entre eles.
Conteúdo: física/química – leis dos gases e correções de comportamento real.
O que vamos precisar:
Conteúdo: física/química – leis dos gases e correções de comportamento real.
O que vamos precisar:
- Entender as suposições de cada modelo.
- Conhecer as equações que descrevem cada um.
- Saber pra que servem os parâmetros extras do van der Waals.
Passo 2
Vamos começar pelo modelo de gás ideal.
- Suposições básicas:
- As moléculas não ocupam volume (são pontos sem dimensão).
- Não há forças de atração ou repulsão entre elas (colisões elásticas).
- Equação de estado:
onde
-= pressão do gás,
-= volume ocupado,
-= número de mols,
-= constante universal dos gases,
-= temperatura absoluta.
3. Consequência: comportamento linear entre, e . É ótimo pra gases em baixas pressões e altas temperaturas, quando as moléculas realmente se “comportam” como pontos.
Passo 3
Agora o modelo de van der Waals, que tenta corrigir duas falhas do ideal:
- Volume finito das moléculas: elas ocupam espaço próprio.
- Forças intermoleculares: existe atração entre cargas parciais.
A equação fica:
onde
-
-
Passo 4
Diferenças principais entre os dois modelos:
- Volume molecular
- Ideal: despreza totalmente (moléculas como pontos).
- van der Waals: subtrai
de , reconhecendo volume finito.
- Forças intermoleculares
- Ideal: assume que não existem.
- van der Waals: adiciona termo
na pressão para considerar atração.
- Faixa de validade
- Ideal: bom em baixas densidades e altas temperaturas.
- van der Waals: estende o uso a pressões maiores e temperaturas mais baixas, mas ainda não é perfeito.
- Complexidade
- Ideal: equação muito simples, só
. - van der Waals: mais realista, mas exige parâmetros
e específicos para cada gás.
- Ideal: equação muito simples, só
Resposta
As principais diferenças são:
- O modelo ideal ignora volume molecular e forças de atração; o van der Waals corrige isso usando
(volume) e (atração). - O ideal vale bem em baixas densidades; o van der Waals estende o uso a condições mais extremas, mas ainda é uma aproximação.
- Em termos de fórmula, passamos de
para .