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:
  • 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.
  1. Suposições básicas:
    • As moléculas não ocupam volume (são pontos sem dimensão).
    • Não há forças de atração ou repulsão entre elas (colisões elásticas).
  2. Equação de estado: P V = n R T
    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:
  1. Volume finito das moléculas: elas ocupam espaço próprio.
  2. Forças intermoleculares: existe atração entre cargas parciais.
    A equação fica:
(P + a,(n/V)^2),(V - n,b) = n R T
onde
- corrige a pressão por causa da atração (quanto maior , mais forte a atração);
- corrige o volume útil, subtraindo o “volume próprio” das moléculas.

Passo 4

Diferenças principais entre os dois modelos:
  1. Volume molecular
    • Ideal: despreza totalmente (moléculas como pontos).
    • van der Waals: subtrai de , reconhecendo volume finito.
  2. Forças intermoleculares
    • Ideal: assume que não existem.
    • van der Waals: adiciona termo na pressão para considerar atração.
  3. 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.
  4. Complexidade
    • Ideal: equação muito simples, só .
    • van der Waals: mais realista, mas exige parâmetros e específicos para cada gás.

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 .

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