Gases Ideais: Leis De Boyle E Charles

1 INTRODUÇÃO

O gás, por ser o estado mais simples da matéria, ocupa qualquer recipiente que o contenha. A facilidade de compressão e expansão deste se dá pelo seu movimento permanente e aleatório e suas moléculas se encontrarem distantes umas das outras.

As três grandezas físicas que caracterizam o estado de um gás, são volume (V), pressão (p) e a temperatura (T) que são denominadas variáveis de estado de um gás. A pressão se dá pelo choque de suas moléculas contra as paredes do recipiente, o volume é correspondente ao volume do recipiente que ele ocupa e a sua temperatura mede o grau de agitação de suas moléculas.

A energia de interação entre as moléculas de um gás considerado ideal é desprezível. A separação média entre elas é tão grande que se pode negligenciar, o que acontece em pressões muito baixas, quando o número de moléculas por unidade de volume é suficientemente pequeno.

Segundo a Lei de Boyle, quando a temperatura do gás se mantém constante, a pressão e o volume são grandezas inversamente proporcionais e de acordo com a Lei de Charles para uma quantidade fixa de gás, mantida a uma pressão constante, o volume ocupado é diretamente proporcional à temperatura. Já a Lei de Avogadro diz que “volumes constantes de gases de natureza diversa, com pressão e temperatura iguais, possuem o mesmo número de moléculas”.

A se associar essas leis temos a Lei dos gases ideais:

pV = nRT onde:

p = pressão

V = volume

n = numero de mols de gás

R = constante universal dos gases perfeitos

T = temperatura em Kelvin

2 OBJETIVO

Analisar as relações de Boyle e Charles-Gay-Lussac considerando o ar como gás ideal.

3 MATERIAIS UTILIZADOS

Tubo de vidro de secção constante fechado em uma das extremidades, envolto em manga também de vidro com canais de entrada e saída de água;

Termostato;

Termômetro;

Tubo de borracha resistente;

Tubo de vidro com extremidade alargada em funil;

Escalas verticais;

Suporte;

Mercúrio;

Papel milimetrado;

Régua.

4 PARTE EXPERIMENTAL

• Colocou-se a água em circulação no equipamento à temperatura ambiente.

• Após a estabilização, mediu-se a temperatura do banho com termômetro.

• Ajustou-se o nível de mercúrio em ambos os tubos (h=L), variando a altura do tubo graduado, para achar o equilíbrio (L=0) e sua respectiva altura.

• Calculou-se o valor de V do gás, utilizando o valor do diâmetro do tubo condensador obtido na prática 1.

• Variou-se a altura das colunas de mercúrio, alterando a altura do tubo graduado (para baixo e para cima), buscando a pressão máxima e mínima e dois pontos aleatórios. Anotou-se todos os valores de L e h.

• Calculou-se os valores de volume (V) e pressão (p) para cada par de valores h-L.

• Repetiu-se os procedimentos para as temperaturas de 12,5°C e 40,5°C.

5 RESULTADOS E DISCUSSÕES

O primeiro procedimento foi realizado à temperatura ambiente (24,5°C). Foi utilizada a fórmula matemática V = Ab.h, sendo Ab = 1,37284 cm² (valor encontrado na prática 01) para encontrar o volume do gás. Obtendo-se assim os seguintes resultados:

Quadro 1: Dados experimentais calculados à temperatura de 24,5°C

Fonte: Apostila Laboratório de Físico Química.

Os mesmos procedimentos foram realizados em temperaturas de 12,5°C e 40,5°C. E os resultados foram anotados nos seguintes quadros:

Quadro 2: Dados experimentais calculados à temperatura de 12,5°C

T2= 12,5°C h / mmHg L / mmHg p / mmHg V / cm3 p. V /Joule

1 (h=L) 9,5 0 692 13,0 9023,6

2 p Max 8,7 +84 776 11,9 9268,3

3 p mín 12,0 -146 546 16,5 9009

4 p3 9,2 +36 728 12,6 9172,8

5 p4 10,6 -55 637 14,6 9300,2

Fonte: Apostila Laboratório de Físico Química.

Quadro 3: Dados experimentais calculados à temperatura de 40,5°C

T3= 40,5°C h / mmHg L / mmHg p / mmHg V / cm3 p. V /Joule

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