lista de exercícios sobre gases

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
Departamento de Físico-Química
Físico-Química IV – Turma 2as, 4as e 6as – noite
Prof. Raphael Cruz – 1a Lista de Exercícios – 2/2009

GASES IDEAIS E REAIS

Lista Resolvida e Comentada
Exercício 1.
Os cálculos serão realizados imaginando-se o metano como gás ideal. Destarte, a equação a ser usada é a seguinte: pV = nRT.
No início, com as 300 g de metano contidas no reservatório, os parâmetros desta equação têm os seguintes valores:
V = 300 litros = 0,300 m3 ; T = 311 K; R = 8,31 J/mol.K e n = m/M = 300/16,04 = 18,70 moles. Assim, obtém-se para a pressão inicial do metano: p = nRT/V = 18,70x8,31x311/0,300 = 1,61x105 Pa = 1,61 bar.
Após a abertura da válvula e o gás escapar para atmosfera, a pressão no interior do reservatório reduzir-se-á a 1,01 bar (1,01x105 Pa) e o número de moles de metano ainda presente no reservatório poderá ser calculado por: n = pV/RT = 1,01x105x0,300/8,31x311 = 11,72 moles, a que corresponderá a seguinte massa: m = nM = 11,72x16,04 = 188 g.
Escapam, portanto, para atmosfera 300 - l88 = 112 g de metano.
Observação:
Devido aos valores moderados da pressão (em torno de 1 bar ou quase 1 atm) no início e no fim, é pertinente a suposição que se fez de comportamento de gás ideal para o metano.
Exercício 2.
Em virtude dos baixos valores da pressão, adotar-se-á a equação dos gases perfeitos, pV = nRT, como a equação de estado do gás.
Segue-se a resolução item a item.
a) Expansão isotérmica, até a pressão reduzir-se à metade do valor inicial:
Em processos a T constante há a seguinte relação entre pressão e volume iniciais e finais (de gás ideal): piVi = pfVf ou Vf = piVi /pf .
Sendo pf = pi /2, vem:
Vf = 2Vi = 2x10 = 20 litros.
O estado final do gás ficará representado, portanto, pelos seguintes valores: p = 0,5 bar, V = 20 litros e T = 300 K.
b) Resfriamento isocórico, até a pressão reduzir-se à metade do valor inicial:
A V constante a relação entre pressão e temperatura iniciais