Relatório 7 - Termômetro a gás a volume constante

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Curso: Engenharia Mecânica
Disciplina: Física Experimental I		
Aluna: Joyce Ingrid Venceslau de Souto
EXPERIMENTO: TERMÔMETRO A GÁS A VOLUME CONSTANTE
Março de 2018
Campina Grande – PB
Sumário
1.Introdução.......................................................................................................3	
1.1 Objetivos Gerais.........................................................................................3
2. Materiais Necessários...................................................................................4	
3. Metodologia....................................................................................................5	
3.1 Dados/Medidas/Tabelas.............................................................................5
3.2 Procedimentos e Análises..........................................................................5	
4. Conclusão.......................................................................................................8 
5. Anexos............................................................................................................9
1. Introdução
1.1	Objetivos Gerais
Estudar o comportamento da pressão exercida por um gás (ar) em função da sua temperatura, a volume constante e, através deste estudo, determinar a temperatura do zero absoluto e o coeficiente de pressão do gás em uma temperatura.
2. Materiais Necessários
•	Fogareiro; 
•	Kitassato;
•	Becker; 
•	Termômetro;
•	Manômetro de mercúrio; 
•	Suportes;
•	Funil; 
•	Mangueiras; 
•	Válvula.
3. Metodologia
3.1 Dados /Medidas /Tabelas
Densidade do mercúrio: 
Densidade da água: 
Pressão atmosférica local: 
Tabela I
	
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	T()
	32,0
	35,0
	38,0
	41,0
	44,0
	47,0
	50,0
	53,0
	56,0
	59,0
	h()
	3,1
	4,3
	5,4
	6,3
	7,2
	7,9
	9,0
	9,6
	10,5
	11,2
Tabela II
	
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	T()
	32,0
	35,0
	38,0
	41,0
	44,0
	47,0
	50,0
	53,0
	56,0
	59,0
	h()
	74,6
	75,8
	76,9
	77,8
	78,7
	79,4
	80,5
	81,1
	82,0
	82,7
 
3.2 Procedimentos e Análises
Inicialmente, com o equipamento já montado sobre a bancada, nivela-se o mercúrio nas duas ramificações na marca zero e fecha-se a válvula. Logo após, o fogareiro é ligado e para que o volume do gás no kitassato permaneça constante na marca de referência na ramificação direita, manipula-se o funil. Foi determinada a temperatura inicial de e passo igual a , assim, anotando a temperatura e a pressão manométrica simultaneamente de acordo com o passo definido, os resultados obtidos são armazenados na Tabela I.
Teoricamente, para um gás ideal, temos:
Nesse caso, como V é constante, então:
Onde 
Entretanto, é a temperatura absoluta, logo, pode-se escrevê-la como:
Onde:
 – temperatura na escala Celsius;
 – fator de conversão da escala Celsius para Kelvin.
Assim, reescrevendo:
Onde 
	Assim, pode-se determinar a temperatura absoluta do zero absoluto, conhecendo-se o parâmetro e . Levando-se em conta que a equação da pressão em função da temperatura a volume constante descreve uma reta, basta prolongar a reta até a sua intersecção no eixo x e, dessa forma, obtém-se a temperatura do zero absoluto em graus Celsius.
Calcula-se a pressão absoluta , sendo a pressão atmosférica e a manométrica, preenche-se a Tabela II.
 Com a Tabela II, é construído o gráfico da pressão absoluta em função da temperatura , que se encontra no papel milimetrado em anexo.
Temos como parâmetros:
 
 
Baseado no gráfico, é obtida a temperatura do “zero absoluto” com a pressão zero, logo:
Tendo como valor teórico , o erro percentual na determinação do zero absoluto foi de:
O coeficiente de pressão em relação a temperatura T é dado por:
(I) 
(II) 
Derivando (II) temos:
Substituindo em (I), ficamos com:
A análise dimensional do coeficiente é que e muito pequeno na ordem de . Equação para o coeficiente experimental: 
Baseando-se na temperatura do zero absoluto encontrado no experimento, calcula-se o coeficiente experimental de pressão para e para ;
4. Conclusão
	Temos que o erro percentual de a é:
 Com este erro percentual conclui-se que a exatidão do experimento foi boa. Os principais erros sistemáticos são as considerações do ar como sendo um gás perfeito e de que a válvula não vaza gás, a zeragem do mercúrio no ponto zero etc.
Se fosse utilizada a água no lugar de mercúrio no manômetro, o comprimento do ramo seria 13,6 vezes maior, pois a densidade da água é e a do mercúrio , logo o ramo esquerdo seria, para a altura máxima de :
A vantagem de um manômetro de água em comparação com um de mercúrio é o custo, facilidade de encontrar no mercado, maior precisão pois o deslocamento seria maior, e as desvantagens é que a coluna de água seria em média de 4 metros, e não seria possível realizar esse experimento em laboratório.
Na temperatura do zero absoluto as moléculas estão paradas, ou seja, a pressão é nula e a energia cinética não existe.
5. Anexos
· Cálculos para o gráfico em papel milimetrado:
- Para o eixo x 
. Estudo da inclusão da origem
 0 32,0	 59,0
Como o menor valor se encontra depois da metade, então ela não é inclusa.
. Módulo de x
. Degrau e Passo
. Equação da escala
- Para o eixo y 
.Estudo da inclusão da origem
 0 74,6 82,7
Como o menor valor é superior ao da metade, então a origem não é inclusa.
. Módulo de y
. Degrau e Passo
. Equação da escala
 
- Determinando as constantes e :
 
 
D
b