boyle mariotte

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TEORIA CINÉTICA DOS GASES
O estudo do comportamento dos gases é de grande interesse, tanto pelos fenômenos naturais que envolvem a compreensão dos gases (basta lembrar que a atmosfera é uma mistura de gases para perceber a importância desses estudos para a meteorologia, por exemplo) quanto pelas aplicações práticas desse estudo (na engenharia mecânica, por exemplo – pense em como funciona um motor a combustão).
Há séculos que os físicos e químicos têm estudado fenômenos que envolvem gases. À medida que o tempo foi passando, as diversas leis que descrevem o comportamento dos gases puderam ser compreendidas em termos de princípios básicos. Em termos microscópicos, supomos que os gases são compostos por um número extremamente grande de partículas que estão em constante movimentação – as moléculas, compostas por átomos. Essa movimentação se intensifica a medida que aumenta a temperatura; a pressão que verificamos que o gás exerce sobre as paredes do recipiente que o contém corresponde às colisões entre as partículas do gás e as paredes do recipiente.
Robert Boyle descobriu, em 1662, uma lei que relaciona pressão e volume, para temperaturas constantes. Outro cientista, chamado Edme Mariotte, publicou esta mesma lei em 1676, de modo que alguns a conhecem como Lei de Boyle-Mariotte. Sua expressão é:
pV = kT , (1)
Sendo p a pressão, V o volume e kT uma constante que depende do gás, para uma temperatura dada. Observe que de acordo com (1), se uma amostra de gás sofrer uma transformação a temperatura constante – chamada de transformação isotérmica – o produto da pressão pelo volume ocupado pelo gás permanecerá constante. Assim, se p0 e V0 forem os valores iniciais e p e V os valores finais, teremos:
p0 V 0= pV .	(2)
Ainda segundo (1), se o volume ocupado pelo gás aumentar, a pressão deverá diminuir, para que o produto dessas grandezas permaneça constante. Isso faz sentido, pois as moléculas do gás terão mais espaço para se movimentar e colidirão com menos frequência com as paredes do recipiente. Assim, um comportamento macroscópico do gás – a diminuição de sua pressão – pode ser explicado de acordo com as hipóteses acerca de seu comportamento microscópico – a movimentação de suas partículas. O seguinte desenho esquemático permite uma visão intuitiva do que ocorre com a distribuição de partículas à medida que diminui o volume:
Antes de prosseguir, pesquise e responda às seguintes perguntas:
Liste as unidades de pressão mais utilizadas, expressando em cada uma delas o valor da pressão atmosférica no nível do mar.
Conceitue gás ideal. Quais as hipóteses que são assumidas para o comportamento microscópico dos gases ideais?
EXPLORANDO O EQUIPAMENTO
Vamos observar experimentalmente a Lei de Boyle-Mariotte através de um experimento simples. Inicialmente, coloque o êmbolo na posição correspondente ao volume de 20 ml. Feito isso, efetue a vedação de todo o equipamento, para evitar que escape ar à medida que você pressionar o êmbolo.
Veja que as unidades de pressão no manômetro são psi e kgf/cm2. Vamos trabalhar com a unidade psi. A pressão atmosférica ao nível do mar pode ser expressa nessa unidade como P0=14,69 psi. Inicialmente, o manômetro está marcando 0 psi. À medida que você pressionar o êmbolo, o volume ocupado pelo gás vai diminuir e sua pressão deve aumentar. Uma leitura de 10 psi no manômetro, por exemplo, significa que a pressão do gás é igual à pressão inicial (que era a pressão atmosférica) mais esses 10 psi, o que dá 24,69 psi.
Levando isso em conta, pressione cuidadosamente o êmbolo e preencha a seguinte tabela:
O que você observa quanto aos valores de pV? Eles ficam constantes? Dentro dos limites do experimento, você considera que a Lei de Boyle-Mariotte foi verificada? Caso isso não tenha acontecido, o que pode ter ocorrido?