Lei de Boyle e lei de Charles
Lei de Boyle e lei de Charles
Resumo
Resumo
Neste relatório serão descritos os experimentos correspondent
Neste relatório serão descritos os experimentos correspondentes a lei es a lei dede
Boyle, determinando as variações do volume de um gás com a pressão a uma Boyle, determinando as variações do volume de um gás com a pressão a uma temperatu
temperatura constante, e a ra constante, e a Lei de Charles, determinando às variações doLei de Charles, determinando às variações do volume de um gás a temperatura a uma pressão constante. Todo o aparato volume de um gás a temperatura a uma pressão constante. Todo o aparato experimenta
experimental bem como l bem como os procedimentos utilizados será explicado ao longoos procedimentos utilizados será explicado ao longo deste relatório.
deste relatório.
Introdução
Introdução
A experiência foi rea
A experiência foi realizada para demolizada para demonstrar nstrar a veracidade das leis a veracidade das leis de Boyle ede Boyle e Charles.
Charles.
Alei de Boyle
Alei de Boyle trás o seguinte enunciado: “Sob temperatura constantetrás o seguinte enunciado: “Sob temperatura constante (condições isotermas)
(condições isotermas), o produto da , o produto da pressão e do volume de pressão e do volume de uma massauma massa gasosa é
gasosa é constante, sendo, portanto, inversamente proporcionais. Qualquer constante, sendo, portanto, inversamente proporcionais. Qualquer aumento de pressão produz uma diminuição de volume
aumento de pressão produz uma diminuição de volume e qualquer aumento dee qualquer aumento de volume produz uma diminuição de pressão.”
volume produz uma diminuição de pressão.”
Alei de Charles trás o seguinte enunciado: “A volume constante, a pressão de Alei de Charles trás o seguinte enunciado: “A volume constante, a pressão de uma determinada massa de gás e diretamente proporcional a sua temperatura uma determinada massa de gás e diretamente proporcional a sua temperatura absoluta, ou seja,
absoluta, ou seja, constante.constante.””
Com uma coluna contendo ar e uma gota de mercúrio, foi estudada a variação Com uma coluna contendo ar e uma gota de mercúrio, foi estudada a variação do volume do volume do ar preso numa coluna com o
do volume do volume do ar preso numa coluna com o aumento e oaumento e o abaixamento da
abaixamento da temperaturtemperatura.a.
Procedimento experimental
Procedimento experimental
Lei de Boyle Lei de Boyle
Primeiramente a pressão local foi medida com um barômetro. Primeiramente a pressão local foi medida com um barômetro.
Foi utilizado um manômetro de duas colunas, sendo um fixo e um móvel Foi utilizado um manômetro de duas colunas, sendo um fixo e um móvel contendo mercúrio e uma amostra de gás. A
contendo mercúrio e uma amostra de gás. A coluna móvel era movimentadacoluna móvel era movimentada verticalment
verticalmente. Quando era e. Quando era movimentamovimentada para da para cima, foi observado aumento docima, foi observado aumento do volume e diminuição da pressão na coluna fixa. Quando a coluna móvel era volume e diminuição da pressão na coluna fixa. Quando a coluna móvel era movimentad
movimentada para baixo a para baixo foi observadfoi observado o contrario, o volumo o contrario, o volume diminuía e ae diminuía e a pressão aum
pressão aumentava na coluna fixaentava na coluna fixa. A pressão estim. A pressão estimada ada para cada posição para cada posição dada coluna móvel e dada
coluna móvel e dada pela pressão atmosférica mais a pressão exercida pelapela pressão atmosférica mais a pressão exercida pela coluna de liquido.
coluna de liquido.
Foram realizadas nove medidas, sendo uma com o
Foram realizadas nove medidas, sendo uma com o sistema em equilíbrio,sistema em equilíbrio, quatro com a coluna
quatro com a coluna móvel movimentada para cima e quatro com a móvel movimentada para cima e quatro com a colunacoluna sendo movimentada para baixo.
Lei de Charles Lei de Charles
Um tubo contendo ar aprisionado e uma gota de mercúrio foi aquecida em Um tubo contendo ar aprisionado e uma gota de mercúrio foi aquecida em água a diferentes temperaturas e depois imersa em banho
água a diferentes temperaturas e depois imersa em banho de gelo. Foide gelo. Foi observado que quando a temperatura e depois imerso em
observado que quando a temperatura e depois imerso em banho de gelo. Foibanho de gelo. Foi observado que quando a temperatura decrescia o volume se
observado que quando a temperatura decrescia o volume se reduziu e a reduziu e a gotagota de mercúrio desceu. A pressão exercida sobre a amostra de ar foi mantida de mercúrio desceu. A pressão exercida sobre a amostra de ar foi mantida constante e é igual a soma da pressão atmosférica com pressão exercida pelo constante e é igual a soma da pressão atmosférica com pressão exercida pelo peso da gota de
peso da gota de mercúrio.mercúrio.
Resultados e discussões
Resultados e discussões
Segundo a lei de Boyle, o
Segundo a lei de Boyle, o volume de um gás a temperatura constante variavolume de um gás a temperatura constante varia inversamente com a pressão. Matematicamente, PV = constante, quando T = inversamente com a pressão. Matematicamente, PV = constante, quando T = constante.
constante.
Essa experiência ilustrou essa lei
Essa experiência ilustrou essa lei de forma qualitativa.de forma qualitativa.
O gráfico acima ilustra um
O gráfico acima ilustra um experimento onde o volume de experimento onde o volume de um gás foi um gás foi medidomedido isotermicamente (a temperatura constante) em função da pressão. O conjunto isotermicamente (a temperatura constante) em função da pressão. O conjunto de todos os
de todos os pontos experimentapontos experimentais da is da uma curva que indica uma curva que indica um decréscimoum decréscimo exponencial da pressão com o
exponencial da pressão com o aumento do volume, esta curva e aumento do volume, esta curva e conhecidaconhecida como isoterma de Boyle para o gás ideal.
Lei de Charles Lei de Charles
Quando o volume permanece constante, a pressão de um gás é diretamente Quando o volume permanece constante, a pressão de um gás é diretamente proporcional a temperatura absoluta (P/T = constante).
proporcional a temperatura absoluta (P/T = constante).
V = CT V = CT
Em que T é a
Em que T é a temperattemperatura absoluta e C é uma ura absoluta e C é uma constante.constante. Alei de Charles, a luz
Alei de Charles, a luz da teoria cinética dos gases, permite-nos conceitda teoria cinética dos gases, permite-nos conceituar auar a temperatu
temperatura de uma ra de uma forma diferente da tradicional ou clássica. Pela forma diferente da tradicional ou clássica. Pela lei delei de Charles, mantendo-s
Charles, mantendo-se a e a massa, a espécie química, o estado massa, a espécie química, o estado gasoso e agasoso e a pressão, e aumentando-se o volume, a temperatura deve aumentar. Ora, pressão, e aumentando-se o volume, a temperatura deve aumentar. Ora,
mantendo-se a espécie química, a massa molecular MM permanece constante mantendo-se a espécie química, a massa molecular MM permanece constante e , portanto, a molécula-grama (M) não se altera
e , portanto, a molécula-grama (M) não se altera M= N
M= N00mmmm(g)(g)
Mantendo-s
Mantendo-se a e a massa, o numero de moléculas ( massa, o numero de moléculas ( ou de moles) permaneceou de moles) permanece constante
constante m= nM m= nM
Aumentando-se o volume, o
Aumentando-se o volume, o percurso que cada percurso que cada molécula deve efetuar atemolécula deve efetuar ate chocar-se com a parede do recipiente aumenta. Se
chocar-se com a parede do recipiente aumenta. Se a velocidade molecular a velocidade molecular permanecesse constante, o numero de colisões por unidade de tempo
permanecesse constante, o numero de colisões por unidade de tempo diminuiria e seria de se esperar uma queda de pressão. Como a pressão diminuiria e seria de se esperar uma queda de pressão. Como a pressão permanece constante, admitimos que a velocidade molecular aumenta. permanece constante, admitimos que a velocidade molecular aumenta.
Percebemos ai uma relação entre velocidade molecular e temperatura, o que Percebemos ai uma relação entre velocidade molecular e temperatura, o que nos induz a
nos induz a pensar em temperatura absoluta como uma medida de energiapensar em temperatura absoluta como uma medida de energia cinética molécula m
cinética molécula media edia de um conjunto de mde um conjunto de moléculas. O conceoléculas. O conceito deito de
temperatura absoluta torna-se claro e o zero absoluto representaria o repouso temperatura absoluta torna-se claro e o zero absoluto representaria o repouso molecular (translacional).
molecular (translacional).
Tanto a lei de Boyle quant
Tanto a lei de Boyle quanto a lei de Charles refero a lei de Charles referem-se em-se a transforma transformações queações que ocorrem em um sistema gasoso fechado, ou seja, no
ocorrem em um sistema gasoso fechado, ou seja, no qual a massa nãoqual a massa não atravessa as fronteiras do