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