Relatório Determinação Experimetal do Zero Absoluto FísicoQuimica

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Relatório Experimental de Físico-química
Assuntos: Zero Absoluto e Escala Kelvin
Determinação Experimental Do Zero Absoluto
Destinado: Físico-química, Química e Engenharia Química
Autor: Mateus Afonso Barbosa
Discente de Engenharia Física
Porteirinha - MG
2021
2 Objetivos
Os objetivos do experimento foram:
 Observar o funcionamento do termômetro a gás, a volume constante
 Compreender o experimento de Gay-Lussac
 Correlacionar a pressão e temperatura de um gás
 Determinar o valor experimental de Zero Absoluto
3 Metodologia
Durante o experimento utilizou-se um termômetro a gás de volume constante
juntamente com o bulbo, um béquer e um aquecedor. A execução do experimento
seguiu os seguintes passos:
 Foi acessado a prática em: https://youtu.be/zpbZGb75Ijk
 O termômetro a gás de volume constante juntamente com o bulbo foi fixado
verticalmente. Abaixo do bulbo foi posicionado o aquecedor para o béquer.
 Foi adicionado água a temperatura ambiente ao béquer, logo em seguida foi
posicionado abaixo do bulbo.
 O aquecedor foi ajustado para se aproximar do bulbo e uma quantidade de
água foi adicionado de modo a preenchê-lo completamente.
 Foi obtida a temperatura em graus célsius e as pressões de ambas as
colunas, através disso é possível calcular a diferença de pressão. 
 Em seguida foi adicionado gelo em fusão ao béquer. Foi necessário aguardar
durante um tempo até o sistema entrar em equilíbrio.
 Logo depois foram obtidos os valores referentes a segunda medida
 Para a terceira medida foi adicionado nitrogênio líquido ao béquer, neste
instante foi possível ver claramente a variação da coluna.
 Logo depois foram obtidos os valores referentes a terceira medida.
 Por último, foi adicionado água quente ao béquer, novamente foi aguardado
um tempo até o sistema entrar em equilíbrio. Mais uma vez foram obtidos os
valores de pressão e temperatura.
 Todos os dados foram adicionados em uma tabela para assim realizar as
projeções gráficas e análises. 
4 Apresentação dos Resultados
A partir da prática realizada, foram obtidos os valores de pressão referente
aos quatro pontos de temperatura dos líquidos que foram utilizados, estes valores
foram incluídos em uma tabela: 
Tabela 1 – Valores de Temperatura(°C) e Pressão (mmHg)
 A Tabela 1 representam os valores de Temperatura e Pressão dos quatro
pontos medidos durante o experimento, bem como suas respectivas incertezas. A
temperatura do termômetro foi obtida em Graus Celsius (°C), a pressão do
manômetro foi obtida em Milímetro de Mercúrio (mmHg). 
As pressões foram medidas usando um manômetro de coluna de água aberto
num extremo, o manômetro continha mercúrio. Uma de suas extremidades estava
ligada ao bulbo com gás e a outra extremidade estava aberta à pressão atmosférica.
A incerteza dos equipamentos de medida, representada pela metade do menor
divisor é de ±0,5 para ambos equipamentos.
Para uma melhor representação dos dados foi plotado um gráfico de Pressão
em função da Temperatura, através dele é possível analisar a relação entre essas
duas variáveis. 
Gráfico 1 - Representação gráfica dos dados experimentais da Pressão(mmHg) em função da
Temperatura(°C)
O Gráfico 1 representa a relação entre Temperatura e Pressão, é possível
notar que os valores de pressão decrescem em função das temperaturas dos
líquidos que foram utilizados no experimento: ebulição da água, fusão do gelo,
temperatura ambiente da água e nitrogênio líquido. Todos os pontos mantendo o
volume constante.
É possível notar ainda que a reta do Gráfico 1 é uma função linear
decrescente, que direciona até um ponto onde a pressão é nula, este ponto não
pode ser medido com os equipamentos tradicionais utilizados nos laboratórios.
Entretanto, através do método dos mínimos quadrados é possível prever o
comportamento da reta. Para que isso seja possível, foi feito ajuste/regressão da
reta fornecida anteriormente.
Gráfico 2 – Ajuste linear dos dados do gráfico pressão em função da temperatura
A partir da extrapolação da reta é possível visualizar no Gráfico 2 qual é o
ponto exato onde ele cruza o eixo (x), conhecido como Zero Absoluto. Neste ponto,
o grau de agitação das moléculas é nulo, por isso é a menor temperatura que se
pode alcançar fisicamente. O valor de temperatura em graus célsius foi de –276°. 
Através do método dos mínimos quadrados foi obtido a equação que
representa a relação dos dados experimentais: f(x) = 0,2246x + 62,567, fazendo os
ajustes necessários é possível representa-la como: P(T) = 0,2246T + 62,567. 
Além disso foi possível obter os valores R-quadrado, também chamado de
coeficiente de determinação, que é uma medida estatística de quão próximos os
dados estão da linha de regressão ajustada, sendo limitado ao valor 1. O valor
encontrado foi de R² = 0,9973. 
5 Discussão dos Resultados
Diante dos resultados apresentados anteriormente foi possível verificar a
relação entre Pressão e Temperatura proposta por Joseph Louis Gay-Lussac, "Para
uma certa massa fixa de gás, com seu volume constante, sua pressão é
diretamente proporcional à sua temperatura." 
Figura 1 – A relação entre Pressão e Temperatura termodinâmica é uma constante. Onde P
é a pressão, T é a temperatura termodinâmica, K é uma constante.
Em uma transformação isovolumétrica, o aumento da pressão do gás ocorre
devido ao aumento das colisões entre moléculas, quando a temperatura aumenta. O
termômetro a gás, a volume constante, constituído por um bulbo de vidro ligado a
um barômetro, permitiu a realização do experimento mantendo o volume constante.
O Gráfico 1 demostrou inicialmente que os valores de pressão em função da
temperatura forneciam uma relação linear. Em seguida, após o ajuste linear, o
Gráfico 2 demonstrou claramente essa relação por conta do coeficiente de
determinação encontrado: R² = 0,9973. Esta proporcionalidade permitiu que o físico
Lord Kelvin (William Thomson) determinar o valor de zero absoluto de temperatura,
criando posteriormente uma nova escala de temperatura, escala Kelvin.
Para o cálculo do erro experimental relativo foi levado em consideração o
valor encontrado durante a prática, -276°C, em comparação com o valor real teórico
obtidos durante o experimento do Lord Kelvin, -273,15°C. O cálculo seguiu a
equação abaixo:
 
Equação 1 - Fórmula do Erro Relativo 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Louis_Joseph_Gay-Lussac
Realizando as substituições necessárias o ERRO encontrado foi de 1,04%.
Os erros ocorridos durante a pratica estão ligados a dificuldade de medição das
pressões fornecidas pelo manômetro, no qual era visualmente impossível realizar a
medição exata, já que os números eram muito pequenos e foi considerado uma
incerteza maior. Entretanto, o erro ainda sim foi pequeno e os dados estão em
conformidade com a teoria. 
6 Conclusão
Conclui-se que foi possível observar o funcionamento do termômetro a gás, a
volume constante, equipamento este que foi essencial para a realização do
experimento. Foi possível compreender o experimento proposto por Gay-Lussac, da
transformação isovolumétrica, bem como correlacionar a pressão e temperatura de
um gás. Além disso, foi possível determinar o valor de zero absoluto proposto por
Kelvin, com um pequeno erro, porém em conformidade com o valor teórico.
7 Referencias
[1] Walter John Moore - Físico-Química vol 1 - tradução da quarta edição
americana por Helena Li Chun e outros - páginas 10 a 13 - Editora Edgard Blücher
Ltda. - 1976
[2] Horácio Macedo - Físico-Química I - páginas 49 a 53 - Guanabara Dois - Rio de
Janeiro- RJ - Brasil - 1981
[3] Halliday, D. Resnick, R. Walker, J. Fundamentos de Física. Volume. 2. LTC
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