Enunciado

Faça um gráfico da pressão contra o volume para 1   m o l (a) de um gás ideal, (b) de dióxido de carbono, (c) de gás amônia e (d) de benzeno na faixa V = 0,1   L a 1,0   L em 298   K . Use a equação de van der Waals para determinar as pressões dos gases reais. Compare as formas das curvas e explique as diferenças.

Passo 1

a) Usaremos a seguinte equação de gás ideal para calcular a pressão em função do volume:

P V = n R T

Reorganizando a equação acima da seguinte maneira a ficar explicitado a pressão:

P = n R T V

P  é pressão (a ser calculada)

V  é o volume ( 0,1 L - 1,00 L )

R  é constante do gás ideal ( 0,08206   L . a t m . K - 1 . m o l - 1   )

T  é a temperatura ( 298   K )

n  é o número de mols do gás ( 1   m o l )

A tabela a seguir mostra os valores de V para os quais P foi calculado usando a equação acima:

O gráfico a seguir apresenta os valores da tabela acima:

Passo 2

b) Para o cálculo da pressão do gás dióxido de carbono, a equação usada é a equação de Van der Waals, que é:

P + a n 2 V 2 V - n b = n R T

Reorganizando a equação acima da seguinte maneira a ficar explicitado a pressão:

P = n R T V - n b - a n 2 V 2

P  é pressão (a ser calculada)

V  é o volume ( 0,1 L - 1,00 L )

R  é constante do gás ideal ( 0,08206   L . a t m . K - 1 . m o l - 1   )

T  é a temperatura ( 298   K )

n  é o número de mols do gás 1   m o l

a e b são constantes de van der Waals, para amônia, temos que:

a é 3,610   L 2 . a t m . m o l - 2  

b é 0,0429   L . m o l - 1

A tabela a seguir mostra os valores de V para os quais P foi calculado usando a equação acima:

O gráfico a seguir apresenta os valores da tabela acima:

Passo 3

c) Para o cálculo da pressão do gás de amônia, temos:

P  é pressão (a ser calculada)

V  é o volume ( 0,1 L - 1,00 L )

R  é constante do gás ideal ( 0,08206   L . a t m . K - 1 . m o l - 1   )

T  é a temperatura ( 298   K )

n  é o número de mols do gás 1   m o l

a e b são constantes de van der Waals, para amônia, temos que:

a é 4,169   L 2 . a t m . m o l - 2  

b é 0,0371   L . m o l - 1

A tabela a seguir mostra os valores de V para os quais P foi calculado usando a equação acima:

O gráfico a seguir apresenta os valores da tabela acima:

Passo 4

d) Para o cálculo da pressão do benzeno, temos:

P  é pressão (a ser calculada)

V  é o volume ( 0,1 L - 1,00 L )

R  é constante do gás ideal ( 0,08206   L . a t m . K - 1 . m o l - 1   )

T  é a temperatura ( 298   K )

n  é o número de mols do gás 1   m o l

a e b são constantes de van der Waals, para amônia, temos que:

a é 18,57   L 2 . a t m . m o l - 2  

b é 0,1193   L . m o l - 1

A tabela a seguir mostra os valores de V para os quais P foi calculado usando a equação acima:

O gráfico a seguir apresenta os valores da tabela acima:

Passo 5

Combinando todos os três gráficos, o seguinte gráfico é obtido:

A partir deste gráfico, observa-se claramente que amônia, dióxido de carbono e benzeno apresentam desvio do comportamento ideal. O benzeno mostra o maior desvio. Isso ocorre porque suas constantes de Van der Waals são muito grandes em comparação com outros dois gases.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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