Suponha que 1 mol de
estejam confinados em um recipiente de volume igual a 4,86 L a
.
© explique o significado físico dos desvios da idealidade.
Dado: Para He,
e
valem
e
, respectivamente.
© explique o significado físico dos desvios da idealidade.
Dado: Para He,
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que o enunciado pede:
Temos 1 mol de He(g) num volume de 4,86 L a 27 °C. Já vimos antes que, para gases reais, a equação de van der Waals
Temos 1 mol de He(g) num volume de 4,86 L a 27 °C. Já vimos antes que, para gases reais, a equação de van der Waals
introduz dois parâmetros,
-
-
O item © quer que a gente explique fisicamente os desvios da idealidade — ou seja, por que a gente precisa desses termos
e
na prática.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que seria um gás ideal. Na modelagem de gás ideal, supomos que:
- As moléculas não ocupam volume (são “pontos”).
- Não exercem forças umas sobre as outras, exceto choques perfeitamente elásticos.
A equação de estado é simplesmente
ou, em volume molar
Mas, na realidade,
- As moléculas têm tamanho finito, então ocupam um volume próprio.
- Existem forças intermoleculares (atração a curtas distâncias e repulsão a distâncias muito pequenas).
Passo 3
Para levar em conta essas duas coisas, a van der Waals propõe:
- Subtrair um volume “válido”
de , já que as moléculas ocupam espaço:
2. Acrescentar uma correção de pressão, porque as atrações entre moléculas reduzem a pressão que o gás “empurra” nas paredes:
Então a equação vira
Passo 4
Agora, o significado físico dos desvios da idealidade:
- O parâmetro
mede o volume excluído pelas próprias moléculas. Quanto maior , mais “grosso” é o tamanho molecular e menos elas podem se aproximar. Em altas pressões ( pequeno), esse efeito fica importante, e o gás “ocupa mais espaço” do que se esperaria do ideal. - O parâmetro
mede a força de atração entre partículas. Em temperaturas mais baixas ou pressões intermediárias, essas atrações fazem as moléculas “puxarem” umas às outras, diminuindo a pressão observada em comparação ao ideal. Por isso somamos para compensar essa redução.
Em resumo:
- Desvio de volume (termo
) → moléculas não são pontos. - Desvio de pressão (termo
) → há forças intermoleculares.
Resposta
Os desvios da idealidade representam as correções necessárias por conta do tamanho finito das moléculas (termo
) e das atrações intermoleculares (termo
), que fazem o comportamento real do gás se afastar da lei
.