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Gases reais
Professora: Melissa Soares Caetano
Disciplina QUI 217
Universidade Federal de Ouro PretoInstituto de Ciências Exatas e Biológicas
Departamento de Química
Gases reais
Exibem desvios em relação ao gases perfeitos
Interações moleculares
Forças repulsivas = contribuem para expansõesForças atrativas = contribuem para compressões
Baixas pressões gases reais comportam-se como gases ideais
Pressão de um gás real é menorquanto maior for a atração entre as
partículas
Forças intermoleculares insignificantes
Uma medida do desvio da idealidade
idealVm
VmZ
P
RTVmideal RTZpVm
Gás ideal Z=1
Z < 1 predominam forças atrativas Vm < Vm ideal
Z > 1 predominam forças repulsivas Vm > Vm ideal
Mesmas condições de P e T
Procedimento em que se transforma uma expressão simples no primeiro termo de uma série de potências
RTpVm
....´´1 2 pCpBRTpVm
....1
2
mm
mV
C
V
BRTpV
Z
Z
Embora equação de estado do gás real coincida com gás perfeito p 0, propriedades não coincidem necessariamente
Gás ideal
0dp
dZ
....´´1 2 pCpBRTpVm
Z
Gás real
´...´2´ BpCBdp
dZ
1Z
Temperatura de Boyle = propriedades do gás real coincidem com as do gás perfeito em baixas pressões
Quando P 0
a e b = constante de Van der Waalscaracterísticas de cada gás e independentes da
temperatura
2
mm V
a
bV
RTp
Termo da
atração
Termo da repulsão
2
mm V
a
bV
RTp
Frequência de colisões
são reduzidas pelas forças atrativas que
atuam com intensidade
proporcional ao quadrado da
concentração molar
Cada molécula comporta-se como uma esfera pequena,
rígida e impenetrável
(1) Nas temperaturas elevadas e nos volumes molaresgrandes, as isotermas de Van der Waals coincidemcom as isotermas do gás perfeito
(2) Os líquidos e os gases coexistem quando os efeitos decoesão e dispersão estão equilibrados
2
mm V
a
bV
RT
BVm
(3) As coordenadas críticas estão relacionadas com asconstantes de Van der Waals.
0
232
mmm V
a
bV
RT
dV
dp
0
62432
2
mmm V
a
bV
RT
dV
pd
Rb
aTc
27
8
227b
apc
bVc 3Ponto crítico
2 fases coexistem e são bem separadas por fronteira nítida
1 única fase = fluidosupercrítico
Princípio dos estados correspondentes
Coordenadas críticas = características de cada gás
Coordenadas reduzidas = escala relativa de grandeza =gases reais diferentes, em estados com mesmo volumereduzido e na mesma temperatura reduzida tem amesma pressão reduzida.
c
rT
TT
c
rp
pp
c
rV
VV
Exemplos:
1) Considere uma amostra de 1mol de dióxido de enxofre, com uma pressão de5atm e um volume de 10L. Calcule a temperatura dessa amostra de gás usando aequação de Van der Waals.Dados: SO2 a = 6,714atm.L²/mol²; b = 0,05636L/mol T=614,2K2) Estime as coordenadas críticas de um gás que tem as seguintes constantes deVan der Waals: a= 0,751atmL2mol-2 e b= 0,0226L mol-1 Vc=0,0678L/mol;Pc=53,64atm; Tc=119,98K3) Qual o volume ocupado por 5mols de CH4 sob pressão de 15bar na temperaturade 25oC, sabendo que nestas condições seu fator de compressibilidade é igual a0,783? V=6,47L4) Um gás a 250K e 15atm tem volume molar 12% menor do que o calculado pelalei dos gases perfeitos. Calcule o fator de compressibilidade. Que forças sãodominantes no gás, atrativas ou repulsivas? Z=0,88 Forças atrativas5) O quanto é confiável a lei do gás perfeito comparada com a equação de van derwaals? Qual a diferença em termos de pressão entre considerar 10g de dióxido decarbono confinado num recipiente de volume igual a 100cm3, a 25oC, como gásperfeito e como um gás de van der waals? Pideal= 5,7x106Pa; Preal=4,4x106Pa
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