Lei De Boyle

INTRODUÇÃO

Em uma transformação isotérmica, provoca-se a variação do volume e da pressão de determinado gás, porém mantém-se a temperatura constante; daí a origem do nome isotérmico (do grego: iso = igual; thermo = calor).

Os cientistas Boyle e Mariotte, de modo isolado, fizeram experiências semelhantes e o resultado obtido foi: à medida que se aumenta a pressão, o volume do gás diminui.

É só pensarmos, por exemplo, no êmbolo de uma seringa. Se aplicarmos uma pressão externa sobre este êmbolo, ou seja, se aumentarmos a pressão, o volume do ar ocupado dentro da seringa diminuirá, e vice-versa.

O volume e a pressão são inversamente proporcionais: no quadrinho da esquerda,

a pressão é pequena e o volume ocupado pelo ar é grande. Já no da direita,

quando se aplica uma maior pressão sobre o êmbolo da seringa, o volume diminui.

Isso não é um caso isolado, é algo que se repete com uma regularidade comum para os gases. Por isso, esse fato foi enunciado na forma de uma lei, que pode ser descrita assim:

LEI DE BOYLE OU LEI DE BOYLE MARIOTTE: Sob temperatura constante, o volume ocupado por determinada massa fixa de um gás é inversamente proporcional à sua pressão.

Isso significa que se dobrarmos a pressão de um gás, seu volume reduzirá pela metade e assim por diante. Quando duas grandezas como essas são inversamente proporcionais, o seu produto é uma constante; desse modo, matematicamente, essa relação pode ser representada assim:

P.V = k

Onde k = constante.

Assim, se em uma primeira situação temos o valor da pressão de determinado gás como sendo P1 e seu respectivo volume como V1, então temos que:

P1 . V1 = k

Se aumentarmos essa pressão para P2, seu volume também será alterado para V2 e novamente teremos que:

P2 . V2 = k

Desse modo, chegamos à conclusão:

P1 . V1 = P2 . V2

Essa constância pode ser vista pelo exemplo dado na tabela abaixo, das pressões e volumes de um gás com massa fixa:

Representando graficamente esses valores, veremos a formação de uma curva.

A representação gráfica de uma transformação isotérmica será sempre uma hipérbole, independente dos valores da pressão e do volume e da temperatura em que foi realizado o experimento. Essa hipérbole é chamada de isoterma; de modo que, conforme pode ser visto no gráfico abaixo, diferentes temperaturas originam diferentes isotermas.

A expressão matemática que traduz a relação entre o volume e a pressão de uma determinada quantidade de gás a uma temperatura constante foi descoberta no século XVII pelo químico e físico irlandês Robert Boyle (1627 - 1691) e pelo físico francês Edme Mariotte (1620 - 1684) e encontra-se desenvolvida no procedimento experimental.

Na experiência de Boyle e Mariotte introduziram certa quantidade de mercúrio num tubo em U, fechado numa das extremidades. O nível de mercúrio é o mesmo em ambos os ramos do tubo e a pressão do ar contido no ramo fechado é igual à pressão atmosférica.

Quando se adiciona mais mercúrio, a pressão sobre o ar encerrado aumenta, observando-se uma diminuição de volume do mesmo.

Logo, conclui-se que existe uma proporcionalidade inversa entre a pressão exercida sobre um gás e o volume por ele ocupado ou o produto da pressão pelo volume de um gás é uma constante, como se comprova na lei de Boyle-Mariotte.

Biografia de Robert Boyle

Célebre pelas pesquisas que realizou no campo da física, da química e das ciências naturais, Robert Boyle começou a estudar latim e francês com apenas 8 anos de idade. Aos 11 já lia o Amadis de Gaula e outros romances de cavalaria, ao mesmo tempo em que se dedicava ao estudo da química.

Em 1641, realiza uma viagem à Itália, onde estuda a obra de Galileu. Retorna à Inglaterra em 1644 e passa a dedicar se exclusivamente à ciência.

Em 1657, depois de ter estudado a máquina pneumática, inventada pelo físico alemão Otto von Guericke, projetou e construiu um aparelho semelhante, dando início a uma série de experiências sobre as propriedades do ar.

Em 1662, Boyle publicou uma importante contribuição para o desenvolvimento da química: Chymista Scepticus (O Químico Cético), obra na qual apresenta conceitos fundamentais e estabelece os princípios básicos que devem nortear os pesquisadores.

Biografia de Edme mariotte

Mariotte, físico e hidráulico francês nascido em Bourgogne, iniciador da física experimental na Europa. Sacerdote do mostério de Dijon, trabalhou sobre a mecânica dos sólidos e dos fluidos, da ótica , da hidrodinâmica , da visão, das cores, e da previsão do tempo. Experimentou e escreveu sobre todas as fases da hidráulica contemporânea, notadamente sobre as forças do movimento de um fluido em estado estacionário e a sua elasticidade. Por causa da precisão, da profundidade e da diversidade dos seus relatos é considerado o pai da ciência experimental francesa e também o primeiro especialista de renome na questão da hidráulica do século XVII que não pertenceu a escola italiana.

Relaçao entre pressão e volume dos gases

O nome de Boyle passou à história principalmente por causa da lei que ele estabeleceu: a Lei de Boyle, também chamada de Lei das Relações entre Pressão e Volume dos Gases a Temperatura Constante. Segundo essa lei, "à mesma temperatura, o produto da pressão p pelo volume v de um gás ideal é sempre constante".

Esta é a representação matemática da Lei de Boyle:

p0v0 = p1v1 = p2v2