Gás real
Os gases reais são todos os gases existentes na natureza, salvo quando estão em condições de pressão e de temperatura particulares e nestes casos são considerados aproximadamente, para efeitos apenas de cálculos facilitados, como gases perfeitos ou ideais. Em oposição aos gases ideais, os gases reais não podem ser explicados e modelados inteiramente usando-se a lei dos gases ideais.
Os gases nobres, como hélio e o argônio, por serem gases atômicos, não formando normalmente moléculas, são mais próximos dos gases ideais, e por isso, até erroneamente, chamados no passado de "gases perfeitos", pois suas partículas se comportam mais como as características idealizadas e pontuais dos gases ideais.[1]
Para entender-se e modelar-se gases reais diversas condições devem ser consideradas, como:
- Efeitos de compressibilidade;
- Capacidade térmica específica variável;
- Forças de Van der Waals;
- Efeitos de não equilíbrio termodinâmico;
- Problemas com a dissociação molecular e reações elementares com composição variável.
Para a maioria das aplicações, tal análise detalhada é desnecessária, e a aproximação dos gases ideais por ser usada com razoável precisão. Modelos de gases reais tem de ser usados próximos dos pontos de condensação dos gases, próximo do ponto crítico, a altíssimas pressões, e em alguns outros casos menos usuais.
Para tratar-se fisicamente os gases reais, diversas equações de estado adequadas aos gases reais foram propostas:
- Equação do virial;
- Equação de van der Waals;
- Equação de Berthelot;
- Equação de Dieterici.
Introduz-se também o coeficiente de compressibilidade Z para medir a não idealidade dos gases reais.
Modelos
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3a/Magnifying_glass_01.svg/17px-Magnifying_glass_01.svg.png)
Modelo de van der Waals
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3a/Magnifying_glass_01.svg/17px-Magnifying_glass_01.svg.png)
Gases reais são frequentemente modelados por levar-se em conta seus peso molar e volume molar:
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Nesta equação P é a pressão, T é a temperatura, R a constante dos gases ideais, e Vm o volume molar. a e b são parâmetros que são determinados empiricamente para cada gás, mas são algumas vezes estimados de sua temperatura crítica (Tc) e pressão crítica (Pc) usando-se estas relações:
Modelo de Redlich–Kwong
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3a/Magnifying_glass_01.svg/17px-Magnifying_glass_01.svg.png)
A equação de Redlich–Kwong é outra equação de dois parâmetros que é usada para modelar gases reais. É quase sempre mais precisa que a equação de van der Waals, e frequentemente mais precisa que alguma equação com mais que dois parâmetros. A equação é
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Nesta equação a e b são dois parâmetros empíricos que não são os mesmos parâmetros usados na equação de van der Waals.
Modelo de Berthelot e modelo modificado de Berthelot
A equação de Berthelot é muito raramente usada, , mas a versão modificada é algo mais precisa:
Modelo de Dieterici
Este modelo tem deixado de ser usado nos últimos anos
Modelo de Clausius
A equação de Clausius é uma equação de três parâmetros muito simples usada para modelar gases:
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Nesta equação, , e .
Modelo virial
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3a/Magnifying_glass_01.svg/17px-Magnifying_glass_01.svg.png)
A equação virial deriva de um tratamento perturbativo de mecânica estatística:
ou alternativamente
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A, B, C, A′, B′, e C′ são constantes dependentes da temperatura.
Modelo Peng-Robinson
Esta equação de dois parâmetros tem a interessante característica de ser útil em modelar alguns líquidos assim como gases reais:
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Modelo de Wohl
A equação de Wohl é formulada em termos de valores críticos, fazendo-a útil quando constantes de gases reais não estão disponíveis:
Nesta equação , e .
Modelo de Beattie-Bridgeman
A equação de Beattie-Bridgeman é expressa por:
.
Nesta equação d é a densidade molar e a, b, c, A, e B são parâmetros empíricos.
Modelo de Benedict-Webb-Rubin
A equação de Benedict-Webb-Rubin, chamada também chamada equação BWR e algumas vezes referida como equação BWRS:
Onde d é a densidade molar e a, b, c, A, B, C, α, e γ são parâmetros empíricos.
Referências
- ↑ L.F.S. Coelho; Átomos e Tabela Periódica; Laboratório de Colisões Atômicas e Moleculares - IF - UFRJ - Rio de Janeiro - Brasil - omnis.if.ufrj.br
Bibliografia
- David Young; Equations of State; Cytoclonal Pharmaceutics Inc. - www.ccl.net
- K. K. Shah, G. Thodos Industrial and Engineering Chemistry, vol 57, no 3, p. 30 (1965)
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