TERMODINÂMICA TERMÔMETRO A GÁS A VOLUME CONSTANTE

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE 
CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 
UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TERMODINÂMICA – TERMÔMETRO A GÁS A VOLUME CONSTANTE 
 
 
 
 
 
 MÔNICA JOSY TRAJANO FRANÇA 
 
 
 
 
 
 
 
Campina Grande- PB 
2021
 
 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 3 
1. OBJETIVOS........................................................................................................................ 4 
2. MATERIAL UTILIZADO NO EXPERIMENTO .............................................................. 5 
3. PROCEDIMENTOS E ANÁLISES.................................................................................... 6 
4. CONCLUSÃO .................................................................................................................... 8 
5. REFERENCIAS .................................................................................................................. 9 
6. ANEXOS ........................................................................................................................... 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O presente relatório, irá descreve o experimento da termodinâmica – termômetro 
a gás a volume constante, promovido pela disciplina de Física Experimental I e 
apresentado na Segunda-feira, através de uma aula remota na plataforma Google 
Meet ministrada pelo professor Wilton Pereira. Todos os dados presentes no relatório 
foram obtidos pelo professor em Laboratório de Física da UFCG e apresentados 
durante a aula remota, tendo em vista a impossibilidade de acessarmos os 
materiais e realizarmos o experimento. Neste Experimento, estudaremos a 
Termodinâmica que explica as principais propriedades da matéria e a correlação 
entre estas propriedades e a mecânica dos átomos e moléculas, e a temperatura que 
pode ser entendida como a medida do grau de calor ou frio de um corpo, ou 
seja, é uma medida da energia cinética molecular média de um corpo. Nesse 
experimento, veremos como esses fenômenos atuam no decorrer do experimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. OBJETIVOS 
 
 
 
O presente experimento estudara o comportamento da pressão exercida pelo ar em 
função da sua temperatura, a volume constante. Através desse estudo, determinara a 
temperatura do zero absoluto em graus Célsius. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. MATERIAL UTILIZADO NO EXPERIMENTO 
 
 Fogareiro; 
 Kitassato; 
 Becker; 
 Termômetro; 
 Monômetro de mercúrio; 
 Suportes; 
 Funil; 
 Mangueiras; 
 Válvula. 
 
 
 
Originalmente, o experimento era realizado pelos alunos no laboratório de Física 
Experimental da UFCG. Entretanto, o experimento foi adaptado para atender as 
exigências do RAE. A seguir, podemos visualizar uma representação da montagem 
original dos materiais. 
 
 
 
 
 
3. PROCEDIMENTOS E ANÁLISES 
 
 PROCEDIMENTOS 
 
1. A válvula no meio do tubo do lado direito do manômetro deve estar 
aberta,. Certificando-se que o reservatório de mercúrio (funil) encontra-se 
na parte baixa da haste e, então, zerar o manômetro (os dois meniscos de 
mercúrio/ar devem ficar no mesmo nível da escala); 
2. Coloque água no becker, e este sobre o fogareiro. Em seguida, 
mergulhe o kitassato selado, contendo ar, na água do becker. Então, 
deve-se fechar a válvula (observe na figura abaixo); 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Após ligar o fogareiro para aquecer o kitassato em banho maria, o 
menisco de mercúrio/ar do ramo direito do manômetro começa a descer 
lentamente, então deve-se subir o reservatório de mercúrio (funil), 
obrigando este menisco a voltar para a sua posição original, mantendo o 
volume de ar confinado com valor constante; 
4. Quando o termômetro do Kitassato estiver marcando aproximadamente 
32ºC, leia e anote a temperatura TC e a pressão manométrica ∆h na Tabela 
I, que será mostrada a seguir. Observe que as duas leituras devem ser 
simultâneas, quando Tc variar 5ºC. Leia os valores e anote na tabela
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5. Em seguida deve-se calcular a pressão absoluta (P = P0 +∆h), onde P0= 71,5 
cmHg é a pressão atmosférica e ∆h a manométrica, preenchendo a tabela II, e 
em seguida traçar um gráfico no labfit (figura III) da pressão absoluta P(cmHg) 
em função da temperatura T c (°C), a partir da mesma. 
 ANALISES 
 
Teoricamente, para um gás ideal, temos: 
PV = nRT 
Neste caso, como V é constante, então: 
P = 𝑛𝑅
/V
 T → P = aT em que 
a = 
𝑛𝑅/V 
Entretanto, T é a temperatura absoluta, logo, podemos escrevê-la como: 
T = t c + b 
Dessa forma, Podemos reescrever a equação do estado como: 
P = a (Tc + b) ou: P =aTc + c em que c = ab 
Assim, é possível determinar a temperatura do zero absoluto, conhecendo-se o parâmetro de a 
e b. Pois a equação da pressão em função da temperatura a volume constante descreve uma 
reta, bastando prolongar a reta até tocar o eixo x, dessa forma obtemos a temperatura do zero 
absoluto em graus Celsius. 
TABELA II 1 2 3 4 5 6 
TC (°C) 32,0 37,0 43,0 46,0 49,0 57,0 
P (CmHg) 73,6 75,0 76,6 77,1 78,0 79,7 
Obs: cálculos no anexo. 
Baseado no gráfico, obtemos a temperatura do “zero absoluto” com a pressão 
zero, logo: 
P = aTC + c 
Como P = 0, então: 
Tc = - c \ a 
Tc = -74,65 \ 0,2436 
Tc = - 306,4 ºC convertendo para Kelvin 273,15 - 306,4 = -33,25K 
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4. CONCLUSÃO 
 
 
Diante de tudo que foi exposo, se utilizásse água no lugar de mercúrio no 
manômetro, o comprimento do ramo seria 13,6 vezes maior, pois a densidade da água é 
1 g/cm3 e a do mercúrio 13,6 g/cm3. A vantagem de um manômetro de água em 
comparação com um de mercúrio é que o é mais barato, mais fácil de encontrar, teria 
uma maior precisão, pois o deslocamento seria maior, e as desvantagens seriam o fato 
de que a coluna de água teria em média 4 metros. Se houvesse algum vazamento, a 
pressão manométrica seria menor, podendo até ser igual a pressão atmosférica, assim 
não seria possível calcular o valor exato da pressão atmosférica. Na temperatura do 
zero absoluto as moléculas estão paradas, ou seja, a pressão é nula. Quanto maior a 
temperatura, maior será a energia cinética. Portanto, o principal erro sistemático do 
experimento ocorreu nas medições síncronas da temperatura e da pressão, como foi 
visto no erro significativo de 12,1%, além disso, outro erro foi considerar que o ar é um 
gás ideal. 
 
 
E(%)= - 306,4 +273,15 x 100 
 273,15 
E(%)= 12,1% 
 
 
 
 
 
 
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5. REFERENCIAS 
 
H. M. Nussenzveig, Curso de Física Básica, Volume 1, Blucher, São Paulo (2002); 
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fundamentos de Física 2: Gravitação, ondas e 
termodinâmica, Volume 2, LT C, Rio de Janeiro (2012); 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6. ANEXOS 
 
- Cálculo da pressão absoluta 
 
P = P0 + ∆h 
P0 = 71,5 CmHg 
 
 
P = 71,5 + 2,1 = 73,6 CmHg 
P = 71,5 + 3,5 = 75,0 CmHg 
P = 71,5 + 5,1 = 76,6 CmHg 
P = 71,5 + 5,6 = 77,1 CmHg 
P = 71,5 + 6,5 = 78,0 CmHg 
P = 71,5 + 8,2 = 79,7 CmHg