Gases reais: desvios do comportamento ideal

RKA10C Olá! Vamos iniciar mais uma videoaula. Já passamos algum tempo analisando a lei do gás ideal e também pensando em cenários em que as coisas podem divergir daquilo que a lei do gás ideal pode prever. O que vamos fazer neste vídeo é ir um pouco mais fundo em cenários em que podemos divergir um pouco, ou até bastante, da lei dos gases ideais. Tenho três cenários aqui. Neste primeiro cenário, tenho uma temperatura alta e tenho um grande volume. São situações em que o volume das próprias partículas é insignificante em relação ao volume do recipiente. Pelo menos aqui, parece que pode ser o caso porque estamos lidando com um volume muito grande, mesmo que não seja desenhado em escala. Eu apenas desenhei as partículas deste tamanho para que você pudesse vê-las. A alta temperatura também nos ajuda a perceber que talvez as interações intermoleculares, ou atrações entre as partículas, não serão tão significativas. Portanto, em um cenário de grande volume e de alta temperatura, isto pode ser muito próximo do ideal. Não será perfeitamente ideal porque os gases reais têm certo volume e têm algumas interações intermoleculares. Vamos mudar as coisas um pouco, vamos usar o mesmo volume. Então, estamos lidando com um grande volume, mas vamos baixar a temperatura. E podemos ver por que a temperatura é proporcional à energia cinética média das partículas. Aqui, estas setas são, em média, um pouco menores. Digamos que baixemos a temperatura próxima ao ponto de condensação. Lembre-se que o ponto de condensação de um gás é uma situação em que as moléculas estão se atraindo e começando a se agrupar. Podemos pensar no vapor d'água, em que as moléculas estão começando a se transformar em pequenas gotas de água porque estão ficando cada vez mais atraídas umas pelas outras. Nesta situação em que acabamos de baixar a temperatura, a lei do gás ideal já previa que, se você mantivesse todo o resto constante, a pressão diminuiria. Se resolvermos isso pela pressão, teremos que “P” é igual a nRT sobre “V”. Então, se você apenas diminuir a temperatura, a lei do gás ideal já prevê que a pressão será menor. Mas, nesta situação, com um gás real, quando estamos perto deste ponto de condensação, estes gases, estas partículas são cada vez mais atraídas umas pelas outras. Por isso é menos provável que colidam com as laterais do recipiente ou, se fizerem isso, farão com menos força. Nesta situação, para um gás real, por causa da atração intermolecular entre as partículas, você teria uma menor pressão do que até mesmo a lei do gás ideal previa. O gás ideal já previa que, se você diminuir a temperatura, a pressão diminui, mas você veria um gás real neste cenário com “P” ainda mais baixa. Vamos para outro cenário, para um cenário em que mantemos a alta temperatura que tínhamos no cenário original, mas agora temos um pequeno volume. Talvez este topo do recipiente seja um pistão e o empurramos para baixo. Assim, na lei dos gases ideais, se apenas trabalhamos com “P”, ela já iria prever que, se você diminuir o denominador aqui, isso vai aumentar o valor de toda a expressão. Então, já iria prever que você teria uma pressão maior, que as partículas iriam saltar para os lados do recipiente com mais frequência e com mais força. Mas, se tivermos um volume real pequeno do recipiente, não podemos mais supor que o volume das próprias partículas será insignificante em comparação com o volume do recipiente. Assim, o volume efetivo para se mover é ainda mais baixo do que estamos vendo nesta equação. Portanto, estas partículas têm ainda menos espaço para pular e vão ricochetear nas laterais do recipiente com mais frequência e ainda mais força. Aqui, a pressão é ainda mais alta para um gás real do que o que é previsto pela lei dos gases ideais. E esta foi a nossa aula. Até a próxima!