Termodinamica

Apêndice C – Calor Específico de Gás Ideal

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Apêndice

Calor Específico de Gás Ideal
Na Seção 2.6 vimos que as substâncias podem armazenar energia de três modos. As energias de translação e intramolecular estão associadas individualmente às moléculas. O modelo de gás ideal não leva em consideração o terceiro tipo de energia, a energia potencial intermolecular, e, por isso, não pode ser utilizado para o estudo do comportamento das substâncias reais. Este apêndice apresenta uma análise do comportamento das energias de translação e intramolecular dos gases ideais. Observe que esses termos contribuem para a energia interna e, obviamente, também para a entalpia. Para facilitar a apresentação, vamos agrupar os gases ideais de acordo com as contribuições da energia intramolecular.

C

C.1 GAsEs MonoAtôMICos
(Gases inertes, Ar, He, ne, Xe, Kr e também, n, o, H, Cl, F, …) h = htranslação + heletrônico = ht + he dh dT = dht dT + dhe dT , C P0 = C P0t + C P0e = 5 2 R + fe (T )

Em que as contribuições eletrônicas, fe (T), normalmente são pequenas, a menos que a temperatura seja muito alta (as exceções comuns são O, Cl e F).

C.2 GAsEs DIAtôMICos E PolIAtôMICos lInEArEs
(n2, o2, Co, oH, …, Co2, n2o, …)
Essas moléculas apresentam, além das energias translacional e eletrônica, contribuições devidas à rotação em torno do centro de massa da molécula e, também, devidas aos (3a − 5) modos independentes de vibração molecular dos a átomos que compõem a molécula. Desse modo,
C P0 = C P0t + C P0r + C P0v + C P0e = 5 2 R + R + fv (T ) + fe (T )

Em que a contribuição vibracional é dada por
3a−5 2⎤ ⎡ 2 x x fv (T ) = R ∑ ⎢ xi e i / e i − 1 ⎥ ⎦ i=1 ⎣

(

)

xi =

θi
T

As contribuições eletrônicas, fe (T), normalmente são pequenas a menos que a temperatura seja muito alta (as exceções comuns são o O2, NO e OH).

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Fundamentos da termodinâmica

C.3 MoléCulAs PolIAtôMICAs não lInEArEs
(H2o, nH3, CH4,