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Universidade Federal Rural do Semi-Árido Centro de Ciências Exatas e Naturais Departamento de Ciências Naturais, Matemática e Estatística Disciplina: Laboratório de Ondas e Termodinâmica Prof: Francisco Odolberto de Araújo Nota Experimento 9: Lei de Boyle-Mariotte Turma: Aluno(a) 1. 4. 2. 5. 3 * 9.1 Objetivos Verificar a relação entre volume e pressão de um gás quando o mesmo tem mantido uma temperatura constante. Através dessa relação, também determinar a quantidade de moléculas do gás atmosférico confinado num volume fixo. 9.2 Introdução Em um sistema composto de uma quantidade fixa de um gás em uma dada temperatura mantida constante, é observado que a pressão do sistema é inversamente proporcional ao volume ocupado por esse gás. Essa lei foi constatada por Robert Boyle em 1662 e também verificada por Edme Mariotte, 17 anos depois. Ela pode ser enunciada como: o produto entre a pressão “P” de uma massa fixa de gás e o volume “V” que ele o ocupa é constante se a temperatura “T” do sistema também for constante. Portanto, para um gás ideal: nRTPV onde “n” representa o número de mols de partículas do gás e “R” representa uma constante denominada constante universal dos gases reais e tem uma quantidade de 8,3144 J/mol.K, num sistema com temperatura constante: kPV 2211 VPVP Assim, assumindo que num processo uma massa de gás que exerce pressão “P1” dentro de um objeto com volume interno variável “V1” que muda seu volume para “V2”, o resultado será uma pressão “P2” como consequência. Isso é representado pela figura abaixo: 1 9.3 Materiais Utilizados Painel com suporte, escala e câmara fechada com reservatório visor Dois indicadores magnéticos de nível Mangueira de conexão Seringa com prolongador Régua Termômetro Papel milimetrado 9.4 Procedimentos Experimentais 1- O sistema experimental estará montado conforme Figura 1. O volume “V” do gás atmosférico contido no interior da câmara lacrada é calculado através da equação abaixo: AHV em que “A” representa a área transversal da coluna e “H” a altura da coluna. O raio “r” interno da coluna tem 3,115 mm e a área de um disco é calculado segundo a seguinte equação: 2rA 2- A pressão dentro da câmara isolada é “P”, e segundo o princípio de Pascal: ghPP 0 Lembre que as constantes “P0” é a pressão atmosférica (P0 = 101325 Pa), “ρ” é a densidade da água (ρ = 997 kg/m3), “g” a aceleração da gravidade da Terra (g = 9,81 m/s2) e “h” a coluna de água dada em metros. A pressão varia de acordo com a subida do nível de água “h”. Essa subida é consequência de se erguer a artéria visor. 3- Levante-a gradativamente (a cada 5 cm) e meça os valores de “h” e “H”, calcule os parâmetros dependentes como “P” e “V”, meça a temperatura “T” ambiente e preencha a Tabela 1. 2 Tabela 1 (T:________°C) Medição h (m) H (m) P (Pa) V (m3) PV (Nm) 1/V (m-3) 0 0 101325 1 2 3 4 5 4- Com os dados da Tabela 1, construa o gráfico P x V. 5- Da mesma tabela, construa o gráfico P x 1/V. 6- Para o gráfico que apresenta comportamento linear trace uma reta baseado nos coeficientes (angular e linear) calculados através da regressão linear. Para o gráfico não-linear trace apenas a curva aproximada que melhor representa a distribuição de pontos experimentais Explique o comportamento apresentado nos casos anteriores (itens 3 e 4). 7- Através da equação de estado do gás ideal, determine o número “n” de mols de moléculas presentes na câmara isolada. 9.5 Conclusões Obs: os gráficos e conclusão devem ser anexados ao relatório