Lista de exercicios Gases Reais FQBI 2018 1

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
FÍSICO-QUÍMICA BÁSICA I / 2018-1 
LISTA DE EXERCICÍO GASES REAIS 
01. O segundo (B) e o terceiro (C) coeficiente do virial para o gás Ar a 273 K são –
15,8×10–6 m3 mol–1 e 1160,0 ×10–12 m6 mol–2 respectivamente. Determine o fator 
de compressibilidade sabendo que o volume molar é 0,1 L mol–1. 
 
02. O segundo (B) e o terceiro (C) coeficiente do virial para o gás Ar a 273 K são 
–0,0217 cm3 mol–1 e 0,0012 L2 mol–2 respectivamente. Determine o fator de 
compressibilidade sabendo que o volume molar é 0,1 L mol–1. 
 
03. Dependendo da natureza do gás, da temperatura e da pressão é possível observar 
diferentes relações entre a pressão e o fator de compressibilidade. Há variações de 
pressões em que é observado a diminuição no valor do fator de compressibilidade 
e há variações de pressão em que é observado o aumento no valor do fator de 
compressibilidade. Sabendo que é possível obter um gráfico Z vs 1/Vm com o 
mesmo perfil do gráfico Z vs P e que o segundo e o terceiro coeficiente de virial 
para o oxigênio são respectivamente –16,1×10–6 m3 mol–1 e 1200×10–12 m6 mol–2 a 
298,15 K (a) determine os valores de volume em que teremos inclinações positivas 
e negativas do gráfico Z vs 1/Vm e (b) o valor do volume molar em que 
predominarão as forças de repulsão entre as moléculas. 
 
04. Seria possível que uma amostra de 25 g de Ar gasoso, em um vaso de volume igual 
a 1,5 L, exercesse uma pressão de 2,0 bar, a 30 °C, se o seu comportamento fosse 
de um gás perfeito? Em caso negativo, qual seria a pressão do gás? Que pressão o 
argônio teria se ele fosse um gás de van der Waals? (a / atm L2 mol–2 = 1,337 e b / 
10–2 L mol–1 = 3,2) 
 
05. Calcule o volume molar do cloro a 350 K e 2,30 atm com (a) a equação do gás 
perfeito e (b) com a equação de van der Waals. Use a resposta do item (a) para 
calcular uma primeira aproximação do termo corretivo da atração e depois faça 
aproximações sucessivas para chegar à resposta de (b). (Constantes de van der 
Waals para o cloro: a / atm L2 mol–2 = 6,20 e b / 10–2 L mol–1 = 5,42) 
 
06. (a) Seria possível que uma amostra de 131,3 g de xenônio gasoso, em vaso de 
volume igual a 1,0 L, exercesse uma pressão de 20 atm, a 25 °C, quando o fator de 
compressibilidade for igual a 1? (b) que pressão teria o xenônio para fator de 
compressibilidade diferente de 1? (a = 4,137 atm L2 mol–2 e b = 5,16×10–2 L 
mol–1) 
 
07. Estime as coordenadas críticas de um gás que tem as seguintes constantes de van 
der Waals: a = 1,32 atm L2 mol–2 e b = 4,36×10–2 L mol–1. 
 
08. As coordenadas críticas do metano são Pc=45,6 atm, Vc= 250 cm3 mol–1 e Tc=190,6 
K. Calcule (a) as constantes de van der Waals do gás, (b) sua temperatura de Boyle 
e (c) sua pressão quando esse gás é de van der Waals com volume molar igual 2 L 
mol–1 e temperatura de 300 K. 
 
 
 
 
09. As coordenadas críticas da água são 374 oC, 218 atm e 0,0566 L/mol. 
a. Calcule os valores das constantes de van der Waals a partir do volume molar 
crítico e da pressão crítica e o valor da constante universal dos gases a partir 
das coordenadas críticas. 
b. Compare o valor de R calculado com o valor correto e observe a discrepância. 
c. Calcule os valores das constantes de van der Waals a partir da temperatura e 
da pressão críticas e depois calcule o volume molar crítico comparando com 
o valor apresentado acima observando a discrepância. 
 
10. A densidade do vapor de água a 327,6 atm e 776,4 K é 133,2 g dm–3. (a) Determine 
o volume molar do vapor de água e o fator de compressibilidade a partir dos dados. 
(b) Calcule Z pela equação de van der Waals com a=5,464 atm L2 mol–2 e 
b=3,05×10–2 L mol–1. 
 
11. Se Z=1,00054 a 0 °C e 1 atm e a temperatura de Boyle para o gás é 107 K, faça 
uma estimativa dos valores das constantes de van der Waals, a e b. Considere o 
valor de pressão muito baixo. 
 
12. Analisando o comportamento de dois gases diferentes, A e B, observou-se que os 
fatores de compressibilidade desses gases eram bem diferentes quando os dois 
eram submetidos a mesma pressão de 400 atm. Para o gás A o fator de 
compressibilidade foi igual a 0,3 enquanto que para o gás B observou-se um valor 
de 1,5. Sabendo que ambos os gases apresentam interação de atração entre as 
moléculas a baixas pressões responda: 
a. Para a pressão de 400 atm qual o tipo de interação predominante em cada gás. 
b. Qual dos gases apresenta uma maior faixa de pressão onde há predominância 
de interação intermolecular de atração. 
 
13. Para certo valor de temperatura é possível trabalhar com a lei dos gases perfeitos 
em maiores faixas de pressão baixas. 
a. Como se define essa temperatura? 
b. Sabendo que para o gás acetileno as constantes de van der Waals possuem 
valores iguais a: 4,390 atm L2 mol–2 e 0,05136 L mol–1 determine o valor 
dessa temperatura para o gás. 
c. Qual consideração deve ser feita para determinar essa temperatura no item 
(b)? 
 
14. Calcule as temperaturas de Boyle para o oxigênio usando os valores das constantes 
de van der Waals e compare com os resultados experimentais. (a=1,360 atm L2 
mol–2; b=0,03183 L mol–1; TB=405 K) 
 
15. (a) Como determinar a temperatura para que o coeficiente angular da curva Z em 
função de P (em P=0 atm) tenha valor máximo? (b) Qual o valor do coeficiente 
angular máximo? 
 
16. Mostre que as equações de Van der Waals e de Dieterice podem ser iguais quando 
consideramos o gás a altas temperaturas. 
 
17. A pressões baixas, a equação de Berthelot tem a forma abaixo. (a) Encontre a 
expressão para o coeficiente de expansão térmica em função somente da 
temperatura e pressão. (b) Encontre a expressão para a temperatura de Boyle e 
termos das constantes a, b e R.