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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO ESCOLA DE MINAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA GEOLÓGICA RELATÓRIO PRÁTICA 1 Determinação do valor da constante (R) dos gases Disciplina: QUI117 – Fisico-Química Turma: 64 Aluno: Maria Clara Nascentes Morgado Matrícula: 20.1.1010 Ouro Preto – MG 2021 1. OBJETIVOS O objetivo dessa prática consistia em determinar o valor da constante (R) dos gases, através das equações do gás ideal e da equação de van der Waals (para gases reais). Para isto, foi necessário previamente determinar o volume, quantidade de matéria e pressão do gás hidrogênio produzido na reação entre uma solução de ácido clorídrico e magnésio. 2. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 2.1. Os resultados experimentais foram anotados na Tabela 01. Tabela 1: Valores de quantidade de matéria, pressão e volume obtidos experimentalmente. G Mg Massa/g Hidrogênio (p.V)/mm Hg.L (n.T)/mol.K n/mol V/mL p/mm Hg 1 0,0429 1,7651E-03 47,0 651,7 30,6299 5,1364E-01 2 0,0656 2,6990E-03 77,0 651,7 50,1809 7,8542E-01 3 0,0516 2,1230E-03 59,0 651,7 38,4503 6,1780E-01 4 0,0712 2,9294E-03 83,0 651,7 54,0911 8,5247E-01 5 0,0638 2,6250E-03 74,0 651,7 48,2258 7,6387E-01 2.2. Cálculo da pressão do gás hidrogênio: subtraia do valor da pressão atmosférica a pressão exercida pelo vapor de água na temperatura da experiência, veja na Tabela 03 e anote na Tabela 01. 2.3.1 Utilizando os dados da Tabela 01, coloque no eixo y o volume de H2 e no eixo x a quantidade de matéria correspondente (n), trace a curva que melhor se ajusta aos pontos. Calcule o valor do coeficiente angular e interprete os resultados. Gráfico 1: Volume e quantidade de matéria O coeficiente angular do gráfico (V)x(n) corresponde a aproximadamente 31,03 L/mol, e por ser uma grandeza positiva é possui concluir indica que o gás está em expansão e que o volume deste é proporcional ao número de moléculas presentes no recipiente. 2.3.2 Trace outro gráfico correlacionando o produto (p x V) em função do produto (n x T) dados da Tabela 01. Calcule o coeficiente angular. Qual o significado deste valor? y = 31,03x - 0,0074 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0,070 0,080 0,090 0,0015 0,0017 0,0019 0,0021 0,0023 0,0025 0,0027 0,0029 0,0031 V /L n/mol Volume x Quantidade de Matéria Gráfico 2: Produto (p.V) em função do produto (n.T) A inclinação da reta corresponde a constante universal dos gases (R), contudo o coeficiente angular calculado foi de 69,493 𝑚𝑚𝐻𝑔. 𝐿. 𝑘−1𝑚𝑜𝑙−1 o que difere do valor encontrado na literatura de 62,3636 𝑚𝑚𝐻𝑔. 𝐿. 𝑘−1𝑚𝑜𝑙−1. Tal fato aponta que o gás de Hidrogênio se comporta como um gás real. 2.4. Usando as equações (01) e (02), calcule o valor de R para os gases ideais e reais e complete a Tabela 02. Calcule o erro relativo (ɛ%) nas duas determinações, comparando os valores de R obtidos experimentalmente com o dado na literatura. Compare os erros obtidos e analise os resultados quanto ao comportamento dos gases a pressões baixas. y = 69,493x - 4,7909 0 10 20 30 40 50 60 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 (p .V )/ m m H g. L (n.T)/mol.K Produto (p.V) em função do produto (n.T) Tabela 2: Valores da constante R obtidos experimentalmente utilizando as equações do gás ideal e a equação de van der Waals G Gás Ideal Gás Real R/mm Hg L K-1 mol-1 ɛ% R/mm Hg L K-1 mol-1 ɛ% 1 59,6336 4,38% 58,1846 6,70% 2 63,8906 -2,45% 62,3401 0,04% 3 62,2376 0,20% 60,7265 2,63% 4 63,4525 -1,75% 61,9124 0,72% 5 63,1337 -1,23% 61,6013 1,22% Segundo a literatura, os gases reais apresentam comportamento similar aos gases ideais quando submetidos a baixas pressões e altas temperaturas, tem-se também que, quando fixadas condições de mesma temperatura e quantidade de matéria, o gás real possui menor pressão que o gás ideal. Tais afirmações são comprovadas a partir da análise dos dados apresentados na tabela, uma vez que quando comparado os erros relativos calculados entre a equação do gás ideal e a equação de Van der Waals é possível concluir que o gás hidrogênio tende a se comportar próximo a um gás ideal. 3. CONCLUSÃO A análise das constantes obtidas experimentalmente e de seus erros relativos permite concluir que o método utilizado aplicado é eficiente e apresenta uma boa precisão na determinação da Constante (R) dos gases. Os resultados obtidos também estão de acordo com a literatura, dado que o gás hidrogênio apresentou um comportamento semelhante ao de um gás ideal em condições de baixa pressão (651,7 mmHg).