Svolgimento di esercizi sull’equazione di van der Waals per una comprensione pratica del comportamento dei gas
L’equazione di van der Waals è fondamentale per descrivere il comportamento reale dei gas considerando le forze intermolecolari e il volume occupato dalle molecole del gas. Vediamo di seguito la risoluzione di alcuni esercizi che coinvolgono l’applicazione di questa equazione.
Indice Articolo
Esercizio 1: Calcolo della pressione reale di CO2 in una bombola
Esercizio 2: Determinazione della temperatura massima per una bombola di idrogeno
Esercizio 3: Calcolo della pressione di un gas in un volume specifico
Esercizio 4: Determinazione della pressione di elio in un piccolo recipiente
Esercizio 5: Calcolo della pressione di un gas in un recipiente di grandi dimensioni
Esercizio 1: Calcolo della pressione reale di CO2 in una bombola
Prendiamo una bombola da 20.0 L contenente 102.3 moli di CO2 a una temperatura di 25.0 °C e con una pressione segnata di 78.1 atm. Utilizzando l’equazione di van der Waals con i valori di a = 3.59 e b = 0.0430, il calcolo ci porta a una pressione reale di 66.5 atm, che si avvicina di più al valore osservato rispetto all’equazione dei gas ideali.
Esercizio 2: Determinazione della temperatura massima per una bombola di idrogeno
Consideriamo una bombola da 50.0 L contenente 250 moli di idrogeno con una pressione massima di 200 atm. Secondo l’equazione di van der Waals, la temperatura massima che può essere raggiunta è di 435.8 K, rispetto ai 487.2 K calcolati con l’equazione dei gas ideali.
Esercizio 3: Calcolo della pressione di un gas in un volume specifico
Applicando l’equazione di van der Waals, la pressione esercitata da una mole di gas in un volume di 22.4 L a 273 K, con a = 6.29 e b = 0.0562, risulta essere 0.990 atm.
Esercizio 4: Determinazione della pressione di elio in un piccolo recipiente
Calcolando la pressione esercitata da 0.300 moli di elio in un recipiente da 0.200 L alla temperatura di 248 K con l’equazione di van der Waals, otteniamo un valore di 31.5 atm.
Esercizio 5: Calcolo della pressione di un gas in un recipiente di grandi dimensioni
Per 1.5 moli di gas in un recipiente di 500 L a 273 K, con a = 16.2 e b = 0.084, l’equazione di van der Waals fornisce una pressione di 5.44 atm, mentre l’equazione di stato dei gas reali dà un valore di 0.0672 atm.
Quando si risolvono esercizi utilizzando l’equazione di van der Waals, si ottiene una visione più accurata del comportamento dei gas reali, consentendo di confrontare e apprezzare le differenze rispetto ai risultati ottenuti con l’equazione dei gas ideali e l’equazione di stato dei gas reali.
