Física
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15ª aula Estudo dos gases (III) Borges e Nicolau Teoria Cinética dos Gases Gás ideal ou gás perfeito No estudo do comportamento de um gás, consideramos o seguinte modelo: ? as moléculas do gás movimentam-se caoticamente; ? os choques entre as moléculas...
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Física
Especial de Sábado
Ganhadores do Premio Nobel de Física
Borges e Nicolau
x
1910
Johannes Diederik van der Waals ? "por seu trabalho no estabelecimento da equação de estado para gases e líquidos.". Johannes Diederik van der Waals (1837-1923), físico holandês
No estudo do comportamento de um gás perfeito ou gás ideal, considera-se o seguinte modelo:
? as moléculas do gás movimentam-se caoticamente;
? os choques entre as moléculas e contra as paredes do recipiente são perfeitamente elásticos;
? as moléculas não exercem forças entre si, exceto quando colidem;
? as moléculas apresentam volume próprio desprezível em comparação com o volume ocupado pelo gás. As moléculas podem ser consideradas pontos materiais.
Para um gás perfeito, pode-se aplicar a equação de Clapeyron:
? os choques entre as moléculas e contra as paredes do recipiente são perfeitamente elásticos;
? as moléculas não exercem forças entre si, exceto quando colidem;
? as moléculas apresentam volume próprio desprezível em comparação com o volume ocupado pelo gás. As moléculas podem ser consideradas pontos materiais.
Para um gás perfeito, pode-se aplicar a equação de Clapeyron:
p.V = n.R.T
Johannes Diederik van der Waals, distinguido com o prêmio Nobel de Física de 1910 por seu trabalho no estabelecimento da equação de estado para gases e líquidos, realizou estudos sobre os gases reais, levando em conta dois aspectos:
1) O volume próprio das moléculas que não é desprezível. Portanto, as moléculas ocupam um certo volume no recipiente que contém o gás, isto é, elas não são pontos materiais.
2) As forças de atração existente entre as moléculas, isto é, as moléculas não exercem forças entre si só quando colidem.
Levando-se em conta estes fatores van der Waals estabeleceu para os fluidos reais (gases, vapores e líquidos) uma nova equação, conhecida hoje como Equação de van der Waals.
Para 1 mol de substância, temos a equação:
1) O volume próprio das moléculas que não é desprezível. Portanto, as moléculas ocupam um certo volume no recipiente que contém o gás, isto é, elas não são pontos materiais.
2) As forças de atração existente entre as moléculas, isto é, as moléculas não exercem forças entre si só quando colidem.
Levando-se em conta estes fatores van der Waals estabeleceu para os fluidos reais (gases, vapores e líquidos) uma nova equação, conhecida hoje como Equação de van der Waals.
Para 1 mol de substância, temos a equação:
[(p+(a/V2)].(V-b) = R.T
a e b são constantes para cada gás, denominadas constantes de van der Waals.
O termo a/V2 é chamado pressão de coesão e está associado às forças de atração existente entre as moléculas (forças intermoleculares). Van der Waals estabeleceu que a pressão de coesão é inversamente proporcional ao quadrado do volume V, sendo a constante de proporcionalidade. O termo b, chamado covolume, está associado ao volume ocupado pelas moléculas.
No caso dos gases perfeitos, temos a = 0 e b = 0, resultando a equação de Clapeyron, para 1 mol:
O termo a/V2 é chamado pressão de coesão e está associado às forças de atração existente entre as moléculas (forças intermoleculares). Van der Waals estabeleceu que a pressão de coesão é inversamente proporcional ao quadrado do volume V, sendo a constante de proporcionalidade. O termo b, chamado covolume, está associado ao volume ocupado pelas moléculas.
No caso dos gases perfeitos, temos a = 0 e b = 0, resultando a equação de Clapeyron, para 1 mol:
p.V = R.T
Um gás real submetido a altas temperaturas e baixas pressões (gás rarefeito) apresenta um comportamento que se aproxima ao de um gás ideal. De fato, para dada massa de gás, ocupando um grande volume, o termo a/V2 é desprezível quando comparado com p e b é também desprezível quando comparado com V. Assim, chega-se à equação de Clapeyron.
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Próximo Sábado: Ganhador do Premio Nobel de 1911:
Wilhelm Wien, pela descoberta das leis a respeito da radiação térmica.
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