Introdução aos Gases Reais
Os gases são substâncias que possuem volume e forma variáveis e que se expandem indefinidamente para preencher o espaço que lhes é disponível. O comportamento dos gases é objeto de estudo da Termodinâmica e é descrito por diferentes leis, como a Lei de Boyle-Mariotte, a Lei de Charles e a Lei de Gay-Lussac. No entanto, essas leis são aplicáveis apenas a gases ideais, ou seja, gases que não têm volume próprio e que não interagem entre si. Na prática, a maioria dos gases é constituída por moléculas que têm volume e que interagem entre si, o que resulta em um comportamento diferente do esperado para um gás ideal.
Comportamento dos Gases Reais: Fatores que Afetam a Compressibilidade
A compressibilidade é uma medida da facilidade com que um gás pode ser comprimido. Fatores que afetam a compressibilidade dos gases reais incluem a temperatura, a pressão e a natureza das moléculas que constituem o gás. Quando um gás é comprimido, as moléculas se aproximam e interagem entre si. Essas interações podem ser atraentes ou repulsivas, dependendo da natureza das moléculas. Moléculas com interações atraentes têm uma compressibilidade menor do que moléculas com interações repulsivas.
Equação de Van der Waals: Uma Abordagem Teórica para o Comportamento dos Gases Reais
A Equação de Van der Waals é uma equação que leva em conta o volume das moléculas e as interações entre elas para descrever o comportamento dos gases reais. Essa equação é uma abordagem teórica para o comportamento dos gases reais e leva em consideração dois parâmetros: a, que representa a força das interações atraentes entre as moléculas, e b, que representa o volume ocupado pelas moléculas. A Equação de Van der Waals é dada por:
(P + a/V²) (V – b) = RT
Em que P é a pressão, V é o volume, T é a temperatura e R é a constante dos gases ideais. A Equação de Van der Waals é uma melhoria em relação às leis dos gases ideais, pois leva em conta o volume das moléculas e as interações entre elas.
Exemplo: Aplicação da Equação de Van der Waals na Compressibilidade do Gás Hélio
O gás hélio é um gás nobre que tem um comportamento próximo ao de um gás ideal. No entanto, ele não é completamente ideal, pois suas moléculas têm volume e interagem entre si. A compressibilidade do gás hélio pode ser calculada usando a Equação de Van der Waals. Para isso, é preciso conhecer os valores de a e b para o gás hélio. Esses valores são a = 0,0346 atm L²/mol² e b = 0,0238 L/mol. Substituindo esses valores na equação e resolvendo para V, é possível obter o volume ocupado pelo gás hélio a uma determinada pressão e temperatura.
Por exemplo, a uma temperatura de 25°C e uma pressão de 2 atm, o volume ocupado pelo gás hélio é de 2,12 L/mol. Compare este valor com o valor calculado usando a Lei dos Gases Ideais, que seria de 2,09 L/mol. A diferença é pequena, mas mostra que o comportamento do gás hélio não é completamente ideal. A Equação de Van der Waals é uma ferramenta útil para descrever o comportamento de gases reais e pode ser aplicada a vários outros gases.
