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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS CURSO: BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ONDAS E TERMODINÂMICA NOTA EXPERIMENTO 12: LEI DE BOYLE-MARIOTTE PROF. JOSÉ LUIZ ALUNO(A): TURMA: DATA: 1 – OBJETIVO: Verificar a relação entre o volume de um gás e sua pressão, quando a temperatura do gás é mantida constantemente. 2 – TEORIA: Em um sistema composto de uma quantidade fixa de um gás em temperatura constante, é observado que a pressão do sistema é inversamente proporcional ao volume ocupado pelo gás. Esta lei foi descoberta por Robert Boyle em 1662 e também verificada por Edme Mariotte, 17 anos depois. Ela pode ser enunciada como: “O produto da pressão e volume de uma massa fixa de um gás é contante, em temperatura constante”. Matematicamente temos PV=k , (1) onde k é uma contante. Assim, assumindo que em uma determinada temperatura, uma massa fixa de um gás ocupa um volume V1 a uma pressão P1, se a pressão variar para uma nova pressão P2 sem variação de temperatura, então seu volume mudará para um novo volume V2 tal que P1V 1=P2V 2=k . (2) 3 – MATERIAL UTILIZADO • Painel principal central; • Painel deslizante com reservatório visor; • Escala central milimetrada; • Indicadores magnéticos de nível; • Painel deslizante com câmara lacrada; • Tubo de conexão e seringa; • Tripé Wackerritt com sapatas niveladoras amortecedoras; Figura 1. Ilustração do aparato experimental. UFERSA – DCEN – Lab. Ondas e Termodinâmica__________________________________________________________________1 4 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: 4.1 – Execute a montagem conforme a figura 1, mantendo-se atento à vedação do equipamento. Deslocar a artéria visor e a coluna de ar até na altura mínima e posicionar os níveis de água na mesma altura. 4.2 – O volume inicial do gás (ar) é aquele contido no interior da câmara lacrada ao se começar a atividade. Meça o diâmetro interno (d) do tubo utilizado na câmara lacrada e calcule a área (A) da sua seção transversal. d = _6,23 mm_____ , A = _30,48 mm 2 ___ . Meça a altura h da coluna de gás aprisionado na câmara lacrada e calcule o seu volume inicial. Anote a temperatura ambiente. h0 = ___________ , V0 = ____________. T = ______________. 4.3 – Subir gradativamente a artéria visor ( ~50 mm), provocando sucessivamente os desníveis y = y1 - y2 na coluna manométrica, de modo que haja uma variação no volume do gás. Anote os dados na tabela abaixo. Obs.: P = Pman + Patm. ( 1 atm = 101325 Pa) Tabela 1 Medidas y (mm) h (cm) V (cm3) Pman (Pa) P(Pa) PV (Pa m3) 1/V (cm-3) 1 2 3 4 5 6 4.5 – Com os dados da tabela 1, construa o gráfico de P × V. Comente a forma do gráfico obtido. 4.6 – Construa um outro gráfico mostrando a variação da pressão com o inverso do volume, P (1/V). 4.7 – Calcule e interprete fisicamente o valor da inclinação da curva obtida no gráfico P (1/V). 5 – QUESTIONÁRIO: 5.1 – Por que quando o volume do gás diminui, a pressão aumenta? Explique. 5.2 – Usando a equação de estado do gás ideal, PV = nRT, determine o número de moles de moléculas presentes no experimento. Use o valor da constante k da medida 1 da tabela 1. (R = 8,315 J/mol K) 5.3 – Em um processo industrial a temperatura constante, um gás é confinado em um recipiente de 1,0 L a uma pressão de 20,0 atm. Em seguida, através da abertura de uma válvula, o gás é permitido fluir para um segundo recipiente de 12 L que está acoplado ao primeiro. Determine a pressão final do gás? 5.4 – Dê um exemplo de aplicação da lei de Boyle-Mariotte em nosso cotidiano. 6 – CONCLUSÃO: _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ UFERSA – DCEN – Lab. Ondas e Termodinâmica__________________________________________________________________2 7 – BIBLIOGRAFIA [1] – Sears & Zemanski, Young & Freedman, Física II, Ondas e Termodinâmica, 12ª Edição, Person 2008. [2] – Resnick, Halliday, Krane, Física 2, 5ª Edição, LTC, 2007. UFERSA – DCEN – Lab. Ondas e Termodinâmica__________________________________________________________________3 Universidade Federal Rural do Semi-Árido Departamento de Ciências Exatas e Naturais Curso: Bacharelado em Ciência e Tecnologia Disciplina: Laboratório de Ondas e Termodinâmica NOTA Experimento 12: Lei de Boyle-Mariotte Prof. José Luiz 7 – BIBLIOGRAFIA
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