Apresente argumentos plausíveis para a seguinte afirmação:
“A temperatura e a pressão críticas aumentam com o aumento da constante a de Van der Waals.”
Passo 1
O enunciado pede para justificar por que a temperatura crítica T_c e a pressão crítica p_c de um gás de Van der Waals crescem quando aumenta a constante de atração molecular a. O conteúdo necessário é a equação de Van der Waals e o procedimento para encontrar o ponto crítico (onde o isoterma tem ponto de inflexão).
Passo 2
A equação de estado de Van der Waals, em função do volume molar V_m, é
p = \frac{R\,T}{V_m - b} \;-\;\frac{a}{V_m^2},
onde R é a constante universal dos gases, b é a constante de volume finito e a mede a força de atração entre moléculas.
Passo 3
No ponto crítico temos um ponto de inflexão na isoterma p versus V_m. Portanto, as duas primeiras derivadas devem se anular:
Como T_c e p_c aparecem diretamente proporcionais a a, ao aumentar a ambos crescem.
Passo 6
Fisicamente, a constante a quantifica a atração intermolecular: quanto maior a, mais forte a coesão do fluido. Para atingir o ponto crítico (transição entre fase líquida e gasosa) é preciso fornecer mais energia térmica (logo T_c maior) e aplicar maior pressão externa (logo p_c maior).