Lista de exercícios gases reais PDF

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Lista de exercícios prof Heibbe...

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Universidade Federal de Goiás Instituto de Química Físico-Química 2 Prof. Dr. Heibbe Cristhian B. de Oliveira

Lista de Exercícios de Gases Reais Nota: 1 bar equivale a 105 Pa 01) O fator de compressibilidade para o CO2 a 0 ºC e 100 atm de pressão é 0,2007. Calcule o volume ocupado por 0, 1 mol do gás nestas condições tanto pela lei dos gases ideais quanto fazendo uso do fator de compressibilidade. Pode-se dizer que, nas condições do problema, o CO2 comporta-se como um gás ideal? 02) Um gás hipotético tem uma equação de estado dada por: 𝑅𝑇 𝑎 𝑃= − 𝑉𝑚 − 𝑏 𝑉𝑚 onde a e b são constantes (𝑎 ≠ 0 e 𝑏 ≠ 0). (a) como você pode averiguar se há um ponto crítico para este gás? (b) verifique se o gás tem um ponto crítico. Em caso afirmativo, calcule as constantes críticas (Tc, Vc, pc) em termos de a e b. 03) As constantes de van der Waals para dois gases a e b são dadas na tabela abaixo.

Responda, justificando: a) Qual dos gases possui moléculas maiores? b) Qual dos gases se liquefaz mais facilmente? c) Qual o tipo de forças que predominam no comportamento do gás a 100 K e baixas pressões? d) Que relações devem satisfazer as temperaturas e pressões dos dois gases para que eles ocupem o mesmo estado correspondente? Resp.: a) CO2; b) CO2; c) atrativas; atrativas; d) TCO2/TH2 = 5 e PCO2/PH2 = 3. 04) As coordenadas críticas do etano e do acetileno são dadas na tabela abaixo. Sabe-se que os dois gases, sob mesmas condições de T e p, estão igualmente afastados da idealidade, e que o volume molar do etano é 1,33 L/mol. Determine o volume molar do acetileno. Resp.: 1,29 L/mol.

05) Qual o volume ocupado por 300 g de dióxido de enxofre, a 200 ºC, sob pressão de 30 bar? Utilizar a equação de van der Waals, sabendo que as constantes a e b do dióxido de enxofre valem, respectivamente: 0,678 J.m3/mol2 e 5,64x10-5 m3/mol. Resp.: 5,48 L. 06) Um mol de um gás está submetido à pressão de 40 bar, a 25 oC. Determinar o volume molar ocupado pelo gás, utilizando a equação dos gases perfeitos e a equação de van der Waals, nos seguintes casos: 1) o gás é o neônio [a = 0,0213 J.m3 /(mol)2 e b = 1,7x105 m3/mol]; 2) o gás é o metano [a = 0,228 J.m3 /(mol)2 e b = 4,3x10-5 m3/mol]; 3) o gás é o amoníaco [a = 0,421 J.m3 /(mol)2 e b = 3,7x10-5 m3/mol]. Resp.: 1) 0,628 L/mol; 2) 0,560 L/mol; 3) 0,375 L/mol. 07) A pressão exercida por 5,7 mols de metano em um recipiente de 712,5 cm3 de volume, a 50 ºC, tem o valor, medido experimentalmente, de 187 bar. Qual seria o valor da pressão calculada por: a) equação dos gases perfeitos; b) equação de van der Waals; c) equação de Redlich-Kwong e d) método do fator de compressibilidade? Resp.: a) 215 bar; b) 180 bar; c) 189 bar; d) 190,5 bar. 08) O fator de compressibilidade de um gás, a 20 ºC e para valores da pressão de até 85 bar, é expresso por: z = 1 - 6,25x10-3p + 2,87x10-5p2, com p em bar. 5,7 mols do gás, ocupando o volume de 1,117 litros, expandem-se isotérmicamente a 20 ºC, até triplicar o volume que ocupam. Determinar o valor da pressão a que o gás está submetido no início e ao término da expansão. Resp.: 83,3 bar e 33,6 bar. 09) A 300 K o fator de compressibilidade de um gás é dado por: z = 1 - 3,96x10-8p + 1,45x10-15p2, com p em Pa. calcular o trabalho realizado pelo gás, numa expansão isotérmica (300 K), em que a pressão do gás passa de 50 para 30 bar, admitindo-se: a) a expansão é quase-estática; b) a expansão realiza-se contra pressão externa constante e igual a 30 bar. Resp.: a) 1,24x103 J/mol; b) 0,975x103 J/mol. 10) Um certo professor propôs a seguinte equação de estado para explicar o comportamento de gases reais: RT B P= − x Vm Vm onde B e x são parâmetros característicos do gás. Você sabe que se essa equação de fato pode aplicar-se a um gás real, duas condições devem ser satisfeitas: i) que se aproxime à lei limite dos gases, isto é Z→1 para V → e ii) que preveja a existência de um ponto crítico onde Pc, Vc e Tc sejam positivos. Como o professor é muito ocupado ele te pede a ajuda para verificar que condições devem ser impostos aos parâmetros B e x para que a equação seja válida. Se possível, discuta o significado físico das condições que devem satisfazer os parâmetros....