Estados de agregação da matéria

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Estados de agregação da matéria. Energias de interação de Keeson, Debye, interações de London.
 
1)A equação de van der Waals considera os efeitos de repulsão e de atração entre as moléculas de gases, como nitrogênio, por exemplo. Para os mesmos valores de temperatura e volume molar, explique por qual motivo a pressão do nitrogênio como gás real será menor que a pressão do nitrogênio como gás ideal.
R:A. Como em muitos gases, o efeito da atração (a) prevalece sobre o efeito de repulsão induzido pelo co-volume (b) a pressões comparativamente baixas. O sinal negativo do termo de atração da equação de van der Waals implica menor valor calculado de P, que sobrepuja o efeito do co-volume a pressões relativamente baixas.
A análise detalhada dos dois termos que compõem a equação de van der Waals indicam que co-volume e atração exercem efeitos simultâneos, mas opostos. O valor das constantes "a" e "b" de van der Waals para o nitrogênio difere marcadamente (1.408 L2 atm/mol2; e 0.03913 l/mol) : o primeiro tende a diminuir a pressão; o segundo a aumentar o valor da pressão. A pressões moderadas prevalece o efeito da atração, tornando a pressão real menor do que a pressão ideal.
2)O gás de cozinha tem valores aproximados de "a" e de "b" ( as constantes de van der Waals de 14,1 atm mol-1 L2 e 0,11 l mol-1, respectivamente. Quando 1 mol desse gás, a 298,15 K, é colocado dentro de três recipientes de 10, 5, 0 e 1 L, os valores de pressão medidos foram 2,33, 4,44 e 13,4 atm, respectivamente. Em outras palavras, a diminuição no volume não é linearmente proporcional ao aumento constatado na pressão. Pergunta-se: como você justifica essa falta de proporcionalidade entre volume e pressão?
R:A. Nas condições descritas, na temperatura considerada de 298,15 K, o gás não se comporta como gás ideal. De acordo com a equação de van der Waals para gases reais, a relação entre pressão e volume é, de fato, não linear, o que impede qualquer inferência linear entre essas duas variáveis.
De acordo com a equação de van der Waals para gases reais, a relação entre pressão e volume é, de fato, não linear, o que impede qualquer inferência linear entre essas duas variáveis.
3)Vários gases podem liquefazer a pressão ambiente com facilidade. Explique por qual motivo a leitura de um manômetro acoplado ao recipiente contendo um desses gases não permite prever com exatidão o consumo desse gás em função do tempo de uso.
R:A. Em condições moderadas de pressão e temperatura, um gás pode liquefazer. Nesse caso, a pressão interna corresponderá à pressão de vapor do líquido, que permanecerá basicamente constante durante a maior parte do tempo de uso.
Nesse caso, a pressão interna corresponderá à pressão de vapor do líquido, que permanecerá basicamente constante durante a maior parte do tempo de uso.
4)Analise as substâncias abaixo e os pontos de fusão e ebulição, em °C, sob pressão de 1 atm e assinale a alternativa que indique o estado de agregação dos materias a temperatura ambiente (cerca de 25°C).
R:A. Gasoso, gasoso, líquido, líquido, líquido, sólido
 
5)A temperatura crítica (Tc) de um gás corresponde à temperatura acima da qual esse gás não poderá ser liquefeito, independentemente da pressão aplicada. Para cada Tc existe um volume molar crítico (Vc) e uma pressão crítica (Pc) (ver Netz e Ortega, p. 30-. O n-butano tem um valor de Tc de 425,1 K e Pc de 3,784 atm. Calcule o valor do Vc desse gás utilizando a equação do fator de compressibilidade de um gás de van der Waals em condições críticas e a equação dos gases ideias (equação de Clapeyron). Considere a massa de 1 mol.
R :A. Vc como gás real = 3,455 L mol-1.
Vc como gás ideal = 9,212 L mol-1.
Uma vez que o fator de compressibilidade de um gás de van der Waals em condição crítica é, invariavelmente, igual a 3/8, vale então que Vc = (3/8)*(RTc/Pc). Logo, o Vc do n-butano é igual a (3*0,082*425,1)/(8*3,784) = 3,455 L mol-1. Para o n-butano considerado como gás ideal, Vc valerá 9,212 L mol-1.