Aula 3: Equações de Estado e Misturas de Gases

Sumário 1.0 Revisão 2.0 Gás Real 2.1 Gás de Van der Walls 2.2 Coeficientes do Virial

Leis de Gases

Equação de Clapeyron

Constante dos Gases

Fator de Compressibilidade

Equações de Gases Reais

Equação de Van der Waals

É obtida a partir da expansão de Z como uma série de potências de (1/V), a certa temperatura T, e pressão P  0, da seguinte forma: Equação do virial

Exemplo

Exercícios Equação de Van der Walls 1.17 A 300 k e 20 atm o fator de compressão de um gás é 0,86. Calcule: a)O volume ocupado por 8,2 mmol do gás nestas condições e b)Um valor aproximado do segundo coeficiente B do virial a 300 k.

Exercícios Equação de Van der Walls 1.11 A densidade mássica do vapor de água a 327,6 atm e 776,4 K é 1,332 g dm -3. Dado que para a água a massa molar é M=18,02 g mol -1, calcule: a)O volume molar nessas condições. b)Então calcule o fator de compressibilidade dos dados do problema

Para o estudo de sistemas que contém mais de uma espécie gasosa são definidas as variáveis de composição: Fração em quantidade de matéria (fração molar); Pressão parcial Volume parcial Misturas Gasosas

Fração em quantidade de matéria (fração molar): X A =n A /n T Sendo o gás “A”, participante de uma mistura Número de mols de determinado gás pelo número de mols total da mistura, ou seja, Sendo que, a soma das frações molares é sempre igual a 1: Fração Molar

Massa Molar e Densidade de Gases

Pressão parcial: a pressão parcial de um gás numa mistura gasosa é a pressão que este gás exerceria se estivesse sozinho ocupando o mesmo volume. Aplicando a fração molar : Pressão Parcial

Lei de Dalton P = P 1 + P P c = ΣP i Isto é, a pressão parcial é a contribuição de cada componente na formação da pressão (total) da mistura!!!

Lei de Dalton A pressão parcial é exata em misturas de gases ideais!!! Note então que a Lei de Dalton (ou melhor, Regra de Dalton) não é propriamente uma Lei Termodinâmica, pois não se aplica universalmente a todas as misturas gasosas >> só é válida para gases ideais, e quando a mistura também for um gás ideal!! O T acima é a temperatura de bulbo seco da mistura, a temperatura do gás indicada por um termômetro comum, sem condensação na superfície do bulbo, e também não exposto à radiação.

Lei de Dalton das Pressões Parciais: “A pressão total exercida por uma mistura gasosa é igual à soma das pressões parciais dos gases que compõem a mistura”. Lei de Dalton

Lei de Amagat dos Volumes Parciais: “O volume total de uma mistura gasosa é igual à soma dos volumes parciais dos gases que compõem a mistura”. Volume parcial é o volume que o gás ocuparia estando sozinho e sendo submetido à pressão total, na temperatura da mistura. V J = x J. V Lei de Amagat

Exemplo

Exercícios

Temperatura Crítica

As forças repulsivas dão uma contribuição positiva à pressão (P R >0) e as forças atrativas dão uma contribuição negativa à pressão (P A <0). Pressão e Temperatura Reduzida

As forças repulsivas dão uma contribuição positiva à pressão (P R >0) e as forças atrativas dão uma contribuição negativa à pressão (P A <0). Princípio dos Estados Correspondentes

Aproximação do Gás Ideal

Fator de Compressibilidade para 10 Substâncias

Exercícios do Capítulo 1

Exercícios

1.21 (a) Suggest the pressure and temperature at which 1.0 mol of (a) NH3, (b) Xe, (c) He will be in states that correspond to 1.0 mol H2 at 1.0 atm and 25°C. 1.21(b) Suggest the pressure and temperature at which 1.0 mol of (a) H2S, (b) CO2, (c) Ar will be in states that correspond to 1.0 mol N2 at 1.0 atm and 25°C