experimento 3

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS NATURAIS
CURSO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
FÍSICA PARA CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
EXPERIMENTO 3 – LEI DE BOYLE
ANA CAROLINA DOS PASSOS SACRAMENTO
ESTHER FRANCO DE CARVALHO
SÃO JOÃO DEL REI
2017
	INTRODUÇÃO
O físico e naturalista inglês Robert Boyle (1627-1691) e o físico francês Edme Mariotte (1620-1684) realizaram experimentos de variação da pressão e do volume dos gases com a temperatura constante. Essa transformação é denominada isotérmica, do grego, iso significa “igual” e thermo significa “calor”, ou seja, “calor igual” (¹).
Observaram uma relação entre pressão e volume que foi quantificada e repararam que essa relação se repetia para todos os gases. Assim, criou-se a Lei de Boyle, também conhecida como Lei de Boyle-Mariotte que diz o seguinte (¹):
“Em um sistema fechado em que a temperatura é mantida constante, verifica-se que determinada massa de gás ocupa um volume inversamente proporcional a sua pressão. ”
 	A pressão do ar dentro dos pneus inflados de um automóvel é significantemente maior do que a pressão atmosférica externa. A densidade do ar dentro dos pneus também é maior do que a do ar externo. Para entendermos a relação entre pressão e densidade, reflita sobre moléculas de ar dentro do pneu (a maioria nitrogênio e oxigênio), onde se comportam como se fossem minúsculas bolas de pingue-pongue, movendo-se e chocando-se violentamente umas com as outras e com as paredes internas do recipiente. Os vários impactos produzem uma força total flutuante. Essa força gera a pressão do ar que está confinado (PAUL, 2011). 
	Supondo que existam duas vezes mais moléculas em um mesmo volume, a densidade do ar irá dobrar. Se as moléculas se movem com a mesma ou com uma rapidez média semelhante, se for encontrado à mesma temperatura, o número de colisões dobrará. Isso significa que a pressão dobra. Dessa forma, a pressão é proporcional à densidade (PAUL, 2011). 
	Pode-se dobrar também a densidade do ar comprimindo-o até a metade do volume inicial. Considerando um cilindro com pistão móvel, se o pistão é empurrado para baixo, de forma que seu volume se reduza à metade, a densidade das moléculas dobrará de valor, e a pressão dobrará também. Se o volume for reduzido a um terço do original, a pressão triplicará de valor, e assim por diante (PAUL, 2011). 
	Neste exemplo envolvendo o pistão, a pressão e o volume são inversamente proporcionais, se você dobrar um deles, o outro será reduzido à metade: 
P1V1 = P2V2
 	Aqui, P1 e V1 representam a pressão e o volume originais, e P2 e V2 representam uma segunda pressão e um segundo volume. Assim:
	pV = Pv
	O produto do volume pela pressão para uma certa massa de gás é uma constante se a temperatura não varia. A lei do Boyle se aplica a gases ideais. Um gás ideal em efeitos perturbativos das forças intermoleculares e o tamanho finito das moléculas individuais podem ser desprezados. O ar e outros gases, sob pressões normais, se aproximam bastante das condições de gás ideal (PAUL, 2011). 
	O experimento tem como objetivo verificar a validade das Lei de Boyle-Mariotte, através da relação entre pressão e volume de um gás. 
MATERIAIS E MÉTODOS
Foi utilizado os seguintes materiais:
Seringa
Êmbolo da seringa
Tripé tipo estrela
Haste
6 pesos de massas muito parecidas
Paquímetro 
Balança
A área do êmbolo da seringa foi determinada utilizando o paquímetro para achar o diâmetro. 
Diâmetro- 1,365 cm
Raio- 0,6825 cm 
Π- 3,14
Área = πR² = 14,62612
	A seringa foi tampada e o êmbolo foi colocado na seringa deixando um volume de ar de aproximadamente 10 cm³. Na parte de cima do êmbolo foi colocado os pesos. Cada peso colocado mediamos a quantidade que a seringa havia abaixado, até colocar o último peso, com um total de 6 pesos em cima do êmbolo. 
	RESULTADOS
Área do êmbolo da seringa:
Diâmetro = 1,365 cm 
Raio= 1,365/2= 0,6825 cm
Área= π. r²= π. 0,6825²= 1,463 cm²
	A medida que os pesos foram colocando sobre o êmbolo, foram obtidos os seguintes volumes da seringa:
	Pesos (g)
	Volume (ml)
	103,62
	9,2
	206,95
	8,6
	311,38
	7,9
	415,16
	7,2
	518,23
	6,4
	622,4
	5,7
Levando em consideração a pressão de 1 atm, para a expressão p=po+p’ foram obtidos os resultados:
	1+(103,62/1,365)
	76,912
	1+ (206,95/1,365)
	152,611
	1+(311,38/1,365)
	229,117
	1+415/1,365
	305,146
	1+(518,23/1,365)
	380,655
	1+(622,4/3)
	456,97
Utilizando a constante de proporcionalidade, os seguintes resultados foram obtidos:
	76,91/9,2
	8,36
	152,661/8,6
	17,75
	229,117/7,9
	29
	305,146/7,2
	42,38
	380,665/6,4
	59,47
	456,97/5,7
	80,17
	DISCUSSÃO 
		A lei de Boyle-Mariotte diz que o produto entre a pressão e o volume de um gás ideal é constante. Segundo os cálculos feitos, podemos afirmar que mesmo sendo uma pequena quantidade de uma mistura de gases foi utilizado, esta lei não corresponde. 
	É possível observar que para uma mistura de gases, as grandezas pressão e volume se mostram ser inversamente proporcionais uma a outra. Sem que nenhum trabalho seja exercido no êmbolo, o volume do ar presente dentro da seringa é maior que a pressão, devido ao grande espaço entre as moléculas dessa mistura de gases. Conforme o êmbolo abaixa, o volume do ar que está sendo comprimido diminui, enquanto que a pressão aumenta. Com a pressão aumentando, há um aumento no número de colisões entre as diferentes moléculas presente nessa mistura de gases, aumentando sua temperatura. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
Física conceitual / Paul G. Hewitt; tradução: Trieste Freire Ricci; revisão técnica: Maria Helena Gravina. – 11ed. – Porto Alegre: Bookman, 2011. Xxiv, 744p.: il. color.; 28cm. 
(¹) http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/lei-boyle-sobre-transformacao-isotermica.htm - Acesso em 16/02/17.