Equação de van der Waals

O Hélio e a água são corretamente descritos, na transição líquido-vapor, pela equação de van der Waals (VDW)

$\left( p + \frac{n^2 a}{V^2} \right) (V - n b) = n R T$,

a qual conduz às seguintes expressões para a pressão crítica $p_c$ e para o volume crítico $V_c$:

$p_c = \frac{a}{27b^2}$,

$V_c = 3 n b$.

Para o Hélio tem-se

$a = 0,0340 \times 10^6$ atm cm⁶ mol^-2,

$b = 23,40$ cm³ mol^-1,

e para a água

$a = 5,460 \times 10^6$ atm cm⁶ mol^-2,

$b = 30,45$ cm³ mol^-1,

a) Indique qual das duas substâncias tem forças de interação molecular mais intensas. Calcule a relação de ordem de grandeza entre as suas intensidades, considerando que os seus átomos/moléculas têm dimensões semelhantes.

b) Indique, justificando, qual das duas substâncias tem um ponto de ebulição mais baixo à pressão atmosférica.

c) Indique qual das duas substâncias tem moléculas maiores. Calcule o valor do raio do átomo de Hélio no quadro do modelo de VDW.

d) Mostre que os parâmetros críticos de VDW verificam a expressão

$p_c V_c = \frac{3}{8} n R T_c$,

onde $T_c$ é a temperatura crítica do sistema.

e) Calcule $T_c$ para o Hélio e para água e compare o comportamento destes sistemas à temperatura ambiente (300 K).

[-> METADATA NÃO REALIZADA <-]