A Variação do Volume de Gases com Temperatura

Universidade Federal de Goiás[pic 1][pic 2]

Instituto de Química – IQ

Físico Química Experimenta I

Variação do volume de gases com a pressão (Lei de Boyle) e Variação do volume de gases com temperatura (Lei de Charles)

Discente: Pedro Henrique Soares Cardoso

Docente: Prof. Dr. Heibbe Cristhian B. de Oliveira

GOIÂNIA

2025

1. INTRODUÇÃO

A termodinâmica estuda diversos fenômenos associados aos gases. Os fenômenos termodinâmicos são o resultado da interação de muitas partículas. Para o estudo de gás usamos um modelo que é denominado de Gás Ideal ou Perfeito. Este modelo é considerado hipotético pois as moléculas não apresentam volume próprio e não há a existências de forças coesivas entre as suas moléculas [1].

As variáveis que caracterizam o estado de um gás são: Volume (v), Pressão (P) e Temperatura (T). Os gases não possuem um volume e uma forma própria, sendo assim o volume de um gás é o volume do recipiente que o contém. Com relação a pressão de um gás é devida aos choques de moléculas contra as paredes do recipiente. A temperatura é o grau de agitação das partículas de um gás. No estado dos gases usa-se a escala de temperatura Kelvin (K).

Na termodinâmica dos gases perfeitos eles obedecem a três leis, que são a lei de Boyle, a lei de Gay-Lussac e a lei de Charles.  As leis dos gases ideais tratam da variação do volume de uma dada massa gasosa sofre quando são modificadas aas condições de temperatura e pressão. Associando essas leis estado gasoso, têm-se a equação dos gases perfeitos, que relacionam o volume do gás com a temperatura e pressão.

1. A lei de Boyle 

Boyle começou a desenvolver seu estudo construindo um instrumento que conseguisse produzir um vácuo consideravelmente. Boyle juntamente com seu assistente formularam uma bomba pneumática, com a qual foi capaz de concluir importantes experiências. Os experimentos realizados com a bomba pneumática permitiram que Boyle demostrar que a suspensão da coluna de mercúrio num tubo barométrico, era devido à pressão atmosférica reforçando também as conclusões obtidas por Torricelli. [2]

Após estes estudos vindo do tubo barométrico, Boyle pode determinar a relação que existe entre o volume de um gás e sua pressão a uma temperatura constante, estabelecendo assim um importante princípio físico, conhecido pelo nome de Lei de Boyle[2]. Essa lei diz que:

            ``Sob temperatura constante (condições isotermas), o produto da pressão e do volume de uma massa gasosa é constante, sendo, portanto, inversamente proporcionais. Qualquer aumento de pressão produz uma diminuição do volume e qualquer aumento de volume produz uma diminuição da pressão. ´´ 

1. A lei de Charles

A experiência de Charles consistiu no enchimento de 5 balões com igual volume de diferentes gases. Após, aumentou a temperatura de cada balão e constatou que todos os balões tinham aumentado seu volume em igual quantidade, indicando assim uma relação de proporcionalidade entre o volume e a temperatura dos gases estudados. [3]

A lei de Charles diz que:

            ``O volume de uma determinada massa de gás a pressão constante é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta, ou seja, a elevação da temperatura produz um aumento do volume do gás e a redução da temperatura uma diminuição pressão constante´´

A lei de Charles constitui um caso particular da lei dos gases ideais. Refere-se à forma como o volume de uma massa fixa de gás varia proporcionalmente com a temperatura, mantendo-se a pressão constante. Desta forma, a Lei de Charles pode ser enunciada da seguinte forma: A pressão constante, o volume de uma dada massa de gás varia proporcionalmente com o valor da sua temperatura absoluta. [3]

1. OBJETIVOS

• Comprovar a relação entre a pressão e o volume de um gás expresso pela lei de Boyle.
• Comprovar a relação entre a temperatura e volume de um gás expresso pela lei de Charles

1. PARTE EXPERIMENTAL

1. Lei de Boyle

Utilizou-se dois tubos de raio r. Sendo que um dos tubos é fixo e fechado em uma das extremidades, tendo a outra extremidade ligada ao segundo tudo móvel por intermédio de uma mangueira. Na extremidade aberta do sistema coloca-se uma quantidade de mercúrio, deixando na outra uma pequena quantidade de gás (ar). Para início do experimentou iguala-se os níveis dos dois tubos e anota o valor de altura. Na posição vertical varia-se a altura da coluna móvel, a anota os valores obtidos das alturas. A experiência e toda realizada a temperatura ambiente.

1. Lei de Charles

Aprisione uma quantidade de ar utilizando em um tubo de ensaio utilizando uma gota de mercúrio. Mergulhe este tubo em banhos de gelo e água a diferentes temperaturas (5 ,15, 25, 35, 55 e 65ºC). Observe a variação do volume do gás com a variação da temperatura. O uso de um tubo graduado possibilita a leituras do volume da coluna de

1. RESULTADOS E DISCUSSÃO

1. Resultados a apresentar (Lei de Boyle)

Tabela 1. Medidas da variação das alturas da coluna móvel

Medida	Tubo 01 (cm)	Tubo 02 (cm)	T1 -T2 (cm)
1	50	49,5	0,5
2	49	46	3
3	48	44	4
4	47	41	6
5	16	39	7
6	45	37,5	7,5
7	52	54,5	-2,5
8	53	56	-3
9	54	58	-4
10	55	60	-5
11	56	62,5	-6,5
12	57	64	-7