Estudo dos Gases: Resultados e Discussões

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Experimento 1: Estudo dos Gases
GRUPO No: 01
1- Gleicielen da Silva Fornazari
2- Emanuele Vitoria da Silva
3- Nalanda da Silva Alves
RESULTADOS
R1. Apresente uma tabela com os dados obtidos pelo seu grupo no experimento.
Volume de ar
( mL )± 0, 1
Variação de altura
(cm )± 0, 05
20 0,00
19 0,50
18 0,90
17 1,20
16 1,70
15 2,20
14 2,60
13 2,80
12 3,20
11 3,40
10 3,90
9 4,10
8 4,70
7 5,30
6 6,00
5 6,50
4 6,70
3 7,30
2 8,20
1 9,00
0,0 10,1
R2. Dentre as grandezas físicas envolvidas no experimento, identifique aquelas que podem ser
classificadas como variáveis de estado termodinâmico.
De acordo com o experimento, identificamos as variáveis da termodinâmica , pressão,
volume e temperatura. A pressão (P) é a força que as partículas de gás exercem sobre as
paredes do recipiente, variando com o volume e a temperatura. No experimento, a pressão é
medida pela altura da coluna de mercúrio no manômetro. O volume (V) é o espaço ocupado pelo
gás, controlado pela posição do êmbolo da seringa em partes de 1 mL, influenciando a pressão
conforme a Lei de Boyle. A temperatura (T) reflete a energia cinética média das partículas e é
mantida constante no experimento para evitar interferências na relação entre pressão e volume.
DISCUSSÃO
D1. Com base nos dados obtidos experimentalmente pelo seu grupo, pede-se:
a) faça um gráfico de pressão versus volume..
b) faça um gráfico de pressão versus o inverso do volume.
c) faça um gráfico de pressão versus o inverso do volume.
D2. Compare e discuta qual informação cada um dos gráficos feitos no item D1 pode fornecer no
contexto do estudo termodinâmico do estado gasoso.
A Lei de Boyle determina que, para uma quantidade fixa de gás a temperatura constante,
a pressão é inversamente proporcional ao volume.1,2 Assim, espera-se que, conforme o volume
aumenta, a pressão diminui, formando uma hipérbole no gráfico Pressão vs. Volume. Da mesma
forma, se relacionarmos pressão com o inverso do volume, a expectativa é uma reta linear.2 Um
terceiro gráfico, representando o produto PV em função da pressão, deveria mostrar uma linha
horizontal para um gás ideal, pois PV permanece constante em diferentes pressões. Os
comportamentos mencionados anteriormente só poderiam ser afirmados para um gás ideal e
quando a temperatura do sistema é constante. No entanto, os gráficos obtidos divergiram do
esperado teoricamente: o primeiro indicou que pressão e volume são diretamente proporcionais,
o segundo que pressão e o inverso do volume são inversamente proporcionais, e o terceiro
apresentou variações no produto PV, sugerindo comportamento de gás real. As hipóteses para
esses desvios incluem alterações na composição do ar seco, fazendo-o se comportar como gás
real, ou variações na temperatura do sistema, já que não houve medições adicionais durante o
experimento.
D3. Com base nos gráficos feitos no item D1, discuta o comportamento do ar neste experimento
em relação à lei de Boyle para o estado gasoso.
A análise dos gráficos evidencia o comportamento do ar em relação à Lei de Boyle. No
gráfico de Pressão vs Volume, observa-se um aumento de pressão com a redução do volume,
consistente com a relação inversa entre essas variáveis (P ∝ 1/V) para gases ideais. O gráfico
de Pressão vs Inverso do Volume (1/V) confirma essa relação, exibindo uma tendência linear,
especialmente em volumes menores. Por fim, o gráfico de P * V vs Pressão Relativa mostra que,
embora o produto se aproxime de uma constante, há pequenas variações, indicando𝑃 . 𝑉
desvios do comportamento de gás ideal possivelmente causados por efeitos de
compressibilidade e variações de temperatura.
D4. Com base nos dados obtidos experimentalmente pelo seu grupo, determine o valor da
pressão atmosférica no período em que o experimento foi realizado. Mostre como foi obtido o
valor.
Inicialmente, foi calculada a densidade do ar seco em quilogramas por metro cúbico
(kg/m³), conforme demostrado a seguir:
. O próximo passo foi calcular aρ = 𝑃
𝑅.𝑇 = 101325𝑃𝑎
(287 𝑗.𝑘𝑔−1.𝐾).(297,15𝐾)
= 101325𝑃𝑎
85282,05 𝐽.𝑘𝑔−1 = 1, 88 𝑘𝑔. 𝑚−3
pressão do gás em Pascal, considerando que representa a altura em metros acima do nível doℎ
mar onde o experimento foi conduzido:
. Por fim,𝑃 = 𝑝. 𝑔. ℎ = (1, 188𝑘𝑔. 𝑚−3). (9, 81𝑚. 𝑠−2). (655𝑚) = 7750, 0962 𝑃𝑎 = 0, 0765 𝑎𝑡𝑚
com este valor, foi calculada a pressão atmosférica:
. Portanto, a𝑃
𝑎𝑡𝑚
= 𝑃 + 𝑃
𝑎
. 𝑔. ℎ = 101325 𝑃𝑎 + 7750, 0962 𝑃𝑎 = 109075 𝑃𝑎 = 1, 07649 𝑎𝑡𝑚
pressão atmosférica no período em que o experimento foi realizado foi de aproximadamente 1
atm.³
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. RODRIGUES, Davi C. Termodinâmica. Vitória-UFES, Departamento de Física, 2011.
2. Atkins, P.; Paula, J.; Físico-Química: Fundamentos; Grupo Editorial Nacional: Rio de
Janeiro, 2012.
3. CALCTOOL. Air Density Calculator | What is Air's Density? Disponível em:
https://www.calctool.org. Acesso em: 29 out. 2024.