Transformação Isotérmica- Lei de Boyle-Mariotte

RESUMO:

Este trabalho, tem como objetivo calcular o volume inicial, considerando o ar como um gás ideal, ou seja, as moléculas possuem mesmo tamanho, sua colisão é completamente elástica e não ocorre o fenomeno de atração entre elas. E ainda, expor a transformação isotérmica, Lei de Boyle Mariotte, com os dados observados e avaliar seu intervalo de validade. Uma vez considerado o gás ideal, ele obedece não só as leis de Boyle Mariotte como também as leis de Gay- Lussac e de Charles, que compõem a equação dos gases ideais. Neste trabalho também expõe a imporância e aplicação dos gases e da Lei de Boyle Mariotte.

Palavras- chave: gases ideais; transformação isotérmica; Lei de Boyle-Matiote.

ABSTRACT:

This work is aimed to calculate the initial volume, given air as an ideal gas, ie molecules have the same size, their collision is completely elastic and does not occur the phenomenon of attraction between them. And yet, expose the isothermal transformation, Boyle-Mariotte law, with the observed data and evaluate its validity interval. Once considered the ideal gas, he not only obeys the laws of Boyle Mariotte as well as the laws of Gay-Lussac and Charles, who make up the ideal gas equation. This work also exposes the imporância and application of gases and Boyle Mariotte law.

Key words: ideal gas, isothermal transformation; Boyle's- Matiote Law.

 

INTRODUÇÃO:

Um gás ideal é formado por um número grande de pequenas partículas de mesmo tamanho, que possuem um movimento rápido e aleatório, seguindo a teoria cinética dos gases. Em seu movimento aleatório, ocorrem colisões, uma diferença entre gases ideais e reais é que essas colisões são perfeitamente elásticas no caso de gases ideais, com isso as moléculas não perdem quantidade de movimento. Outra diferença entre gases ideais e reais é que os gases ideais não possuem forças interativas entre suas moléculas. Os gases ideais respeitam a equação de estado dos gases ideais (1).

P.V = n.R.T (1)

A equação (1) relaciona as variáveis de estado pressão, volume, temperatura. Experimentalmente, é possível relacionar as três leis (Boyle-Mariotte, Gay-Lussac, Charles) nesta equação (1), uma vez que Rt=Rv=Rp=R pelas equações seguintes apresentadas.

A Lei de Boyle-Mariotte, relaciona para uma temperatura constante, a pressão com o inverso do volume, conforme a equação (2).

P.V =kt (2)

A equação (2) é facilmente compreendida ao pensar em um conjunto cilindro pistão, no qual a temperatura do sistema é mantida constante. Conforme o volume diminui, menor é o espaço entre as moléculas, dessa forma maior os choques entre elas, e consequentemente, maior a pressão. Com essa mesma lógica é provado o oposto. Ou seja, kt depende de 3 fatores, temperatura, constante dos gases e número de mols ali confinado, segundo a equação (3).

kt = n.Rt.T (3)

A Lei de Gay- Lussac, relaciona para um volume constante, a pressão com a temperatura, dessa forma, a pressão e a temperatura são diretamente proporcionais conforme a equação (4).

P= kv.T (4)

A equação (4) é facilmente compreendida ao pensar em um conjunto cilindro pistão, no qual o volume do sistema é mantido constante. Conforme o a temperatura aumenta, aumenta o grau de agitação das moléculas, fazendo com que aumento o número de choques entre as moléculas, e dessa forma aumentando a pressão. O mesmo pensamento pode ser feito com o oposto, aumentando inicialmente a pressão. Assim é determinado a equação (5) para o kv (experimentalmente).

kv= nRv/V (5)

A ultima lei que é relacionada para chegar na Equação dos Gases Ideais, é a Lei de Charles, no qual mantém a pressão do sistema como sendo uma constante e dessa forma o volume e a temperatura são diretamente proporcionais seguindo a equação (6).

V= kp.T (6)

Da mesma forma como foi exposto nas duas últimas leis, para facilitar a compreensão o sistema cilindro pistão auxiliará. Para manter a pressão como constante é necessário com que a temperatura e o volume variem mantendo o valor da constante kp, assim quanto maior a temperatura do conjunto, maior o grau de agitação entre as moléculas, e assim aumenta o choque entre as moléculas e entre as moléculas e as paredes do recipiente, aumentando infinitesimalmente a pressão interna. Dessa forma o recipiente dilata fazendo com que a pressão interna do conjunto iguale com a pressão externa. Assim o volume se altera na mesma proporção que a temperatura. Da mesma forma é possível explicar com o pensamento inverso. Assim é determinado (experimentalmente) a equação (7) para o kp.

kp=nRp/ P˳ (7)

Com a teoria dos gases ideais e com a equação dos gases, foi possível dar inicio à revolução industrial, no qual o vapor gerado de um forno era aprisionado em um sistema cilindro pistão que posteriormente realizaria trabalho para mover algo, como por exemplo, a roda de uma maria fumaça, geração de energia para colocar máquinas em funcionamento e com o conceito de combustão posteriormente teorizado foi possível montar motores automobilísticos.

OBJETIVOS:

Os objetivos propostos no experimento são: encontrar o volume (Vo) do sistema, bem como encontrar o valor da constante (K) para o ar e ainda descobrir até que ponto a lei de Boyle-Mariotte é válida para o ar.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA:

Segundo