Lei de Boyle

Lei de Boyle – Transformação Isotérmica

1- Introdução

A Lei de Boyle pode ser enunciada da seguinte maneira: “Sob temperatura constante, o volume V ocupado por uma certa massa de gás é inversamente proporcional à pressão P à qual o gás está submetido”. Matematicamente, podemos escrever a lei de Boyle como

em que C é uma constante. Esta relação é rigorosamente satisfeita para gases ideais e tem seu valor aproximado para gases reais.

2- Parte Experimental

Objetivos: (i) Comprovar a validade da Lei de Boyle para uma transformação Isotérmica, (ii) determinar a pressão atmosférica local e (iii) a quantidade de gás inicial da amostra.

Material: Aparelho Gaseológico Emília, mostrado na Figura 1.

Figura 1: Esquema geral do equipamento utilizado para a verificação da lei de Boyle. Neste diagrama as partes do arranjo são representadas pelas letras de acordo com a legenda: A – manômetro, B – manípulo, C – seringa, D – mangueira, E – válvula, F – presilhas, G – suporte. Figura da Referência [1].

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O aparelho gaseológico Emília, consiste de uma seringa com escala volumétrica conectada a um manômetro por uma mangueira. O manômetro permite apenas medir a pressão relativa, que neste experimento é a pressão do gás dentro do aparelho subtraída pela pressão atmosférica local. O gás (ar atmosférico) fica armazenado dentro da seringa e pode ser comprimido quando o êmbolo é empurrado.

Procedimentos:

Os procedimentos descritos abaixo estão propostos na Referência [1].

 Ajuste o equipamento de maneira que 20,0 mL de ar fiquem contidos inicialmente na seringa, nas condições atmosféricas locais, ou seja, com pressão manométrica igual a zero. O volume inicial de gás contido nas várias partes do equipamento (seringa, mangueira, válvula e interior do manômetro) é, neste caso, maior que 20,0 mL.

 Feche a válvula para o ar não escapar e passe a comprimir o ar dentro da seringa por um valor fixo | | mL. Anote, na Tabela 1, os valores da variação do volume e da pressão Δp lida no manômetro.

Tabela 1 – Valores medidos para a variação de pressão e do volume.

Δp (kgf/cm2)

ΔV (mL)

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

Ao comprimir a seringa o novo volume será | |. Durante este procedimento a pressão aumenta, e a nova pressão será . Considerando que a compressão do gás ocorre isotermicamente, pode-se aplicar a Lei de Boyle, na qual . Assim | |

resultando em | | | |

O inverso da equação (2) fornece, | |

Constata-se pela equação (3) uma relação linear entre 1/Δp e 1/ΔV. A equação da reta que representa esta relação possui coeficiente angular V0/P0 e coeficiente linear 1/P0.

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 Com os dados da Tabela 1, faça o gráfico