Relatório Físico Química - Lei de boyle

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Disciplina: Físico-Química 
Professor: Fernando Mota 
 
 
 
Relatório 2.0 
Lei de Boyle e Lei de Charles e Gay-Lussac 
 
 
Alunos: Ana Vitória Meireles, 
Gabriela Thiersch e Maria 
Eduarda Valentin. 
 
 
 
 
Betim, 20 de fevereiro de 2020. 
 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - IFMG​ CAMPUS​ BETIM
 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO​…………………………………….….…………………….. 2 
2. OBJETIVOS​…………………………………………………….………...… 2 
3. MATERIAIS E MÉTODOS​………………………………………………… 3 
3.1Materiais Utilizados ​…………………………………………….……. 3 
3.2 Procedimento Experimental ​……………………..……………….. 3 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO​………………………….…….…..……… 4 
5. CONCLUSÕES​…………………………………………..……..…………… 6 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS​………………………….…………....… 7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
O conhecimento das propriedades nas quais os gases se relacionam são de 
grande importância em sua utilização, produção ou consumo. Diante dessa 
necessidade, alguns importantes estudos foram realizados. Em 1662, o cientista 
Robert Boyle utilizou um tubo de vidro em forma de “J”, fechando no lado menor, no 
qual ele aprisionou uma determinada quantidade de gás mercúrio, que em 
temperatura constante e variando a quantidade de mercúrio do lado aberto, 
obteve-se a relação entre pressão (P) ​versus volume (V), através da modificação da 
pressão do gás. A partir desse experimento determinou-se a lei de boyle: “Em um 
sistema fechado em que a temperatura é mantida constantemente, verifica-se que 
determinada massa de gás ocupa um volume inversamente proporcional à sua 
pressão”.​[1] 
Os cientistas Jacques Alexandre César Charles (1746-1823) e o químico 
francês Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) foram os primeiros a realizarem 
experimentos envolvendo a relação entre o volume e a temperatura dos gases e 
quantificar essa relação. Esses dois cientistas determinaram a relação entre volume 
e temperatura (T) de uma quantidade fixa de gás sob pressão constante. A partir dos 
experimentos realizados, observou-se a maneira em que a pressão se modifica, em 
função da temperatura, para uma quantidade fixa de gás, aprisionado em um volume 
constante. Concluindo-se que existe uma proporção direta entre o volume e a 
temperatura, quando representada pela escala kelvin ou absoluta.​[1] 
 
 
2. OBJETIVOS 
 
Obter experimentalmente a relação entre volume e pressão para um gás 
coerente com as observações de Boyle. Analisar qualitativamente a relação entre 
temperatura e volume de um gás. 
 
 
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3. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
3.1. Material Utilizado 
 
● Seringas de plástico de 1,0 mL; 
● Balança de cozinha; 
● Réguas; 
● Erlenmeyers de 250 mL; 
● Balões; 
● Banho maria 
 
 
3.2. Procedimento Experimental 
 
Parte 1 
● Ligou-se a balança de cozinha; 
● Posicionou-se o êmbolo da seringa no centro; 
● Pressionou-se o êmbolo até que o volume do gás aprisionado se reduza a 0,9 
mL; 
● Anotou-se a massa observada no visor da balança três vezes, devido a 
oscilação de valores; 
● Repetiu-se o procedimento para as medidas de 0.8 mL, 0.7 mL, 6.0 mL, 5.0 
mL, 4.0 mL e 3.0 mL. 
 
Parte 2 
● Acoplou-se o balão na abertura do erlenmeyer; 
● Colocou-se o conjunto erlenmeyer-balão no banho maria em 80°C; 
● Observou-se os resultados. 
 
 
 
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4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Na parte um do experimento os valores de massa, pressão e volume foram 
obtidos através da pressão exercida no êmbolo da seringa. Foram obtidos três 
valores de massa devido a variação do valor. 
 
Tabela 1: Valores de massa, pressão e volume obtidos. 
Volume do 
gás 
(100 x mL) 
Massa 1 
(g) 
Massa 2 
(g) 
Massa 3 
(g) 
Média das 
massas 
(g) 
Pressão 
(N/m​2​) 
90 76 64 73 71 13.849.522 
80 108 113 99 107 20.871.815 
70 144 153 167 155 30.234.873 
60 194 116 185 185 36.086.783 
50 221 224 214 220 42.914.013 
40 328 317 320 322 62.810.510 
30 419 478 474 457 89.144.108 
Fonte: Próprio autor. 
 
A pressão exercida no êmbolo da seringa foi obtida através das seguintes 
equações: 
F = m . g 
P = F / A 
 
Tendo em vista que o diâmetro do êmbolo da seringa era 0,004 m,e que o 
raio de uma circunferência é a metade de seu diâmetro, a área dele foi calculada 
através da equação: 
A = π . r​2 
A= 3,14 . 0,004​2 
A = 5,024 . 10 ​-5 ​m​2 
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Já com a área do êmbolo da seringa, a pressão foi calculada utilizando os 
valores das médias das massas obtidas e o valor de ​9,8 m/s² para a aceleração da 
gravidade. 
Com os valores do volume e da pressão é possível obter gráficos, sendo, 
alguns deles, de: V / P , V / 1/P e log V / log P. 
O gráfico de V / P forma uma curva conhecida como hipérbole equilátera, 
isso ocorre pois, quanto maior é a pressão, menor é o volume que o gás ocupa, ou 
seja, essas duas grandezas são inversamentes proporcionais quando a temperatura 
do gás é mantida constante. Para fazer esse gráfico foram utilizados os valores do 
volume do gás e da pressão que estão presentes na tabela 1. Ao calcular a 
equação da reta e a regressão linear, os valores obtidos foram: 
 
Gráfico 1: Gráfico V / P, juntamente com a equação da reta e a regressão 
linear. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Já o gráfico de V / 1/P forma uma linha reta, linear e crescente, isso ocorre 
pois, estamos calculando o inverso de uma grandeza que é inversamente 
proporcional a outra. Para fazer esse gráfico, foram utilizados os valores do volume 
do gás que estão presentes na tabela 1, e o inverso dos valores da pressão. Ao 
calcular a equação da reta e a regressão linear, os valores obtidos foram: 
 
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Gráfico 2: Gráfico V / 1/P, juntamente com a equação da reta e a regressão 
linear. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
A linha formada no gráfico de log V / log P é reta, linear e decrescente. O 
gráfico foi feito utilizando o log dos valores de volume do gás e pressão que estão 
presentes na tabela 1. Ao calcular a equação da reta e a regressão linear, os valores 
obtidos foram: 
Gráfico 3: Gráfico log V / log P, juntamente com a equação da reta e a 
regressão linear. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
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Na parte dois do experimento, ao acoplar um balão na abertura de um 
erlenmeyer e introduzi-lo no banho maria à 80 °C, o balão encheu pois, devido ao 
aumento da temperatura, a energia cinética dos átomos de 0​2 ​aumenta,fazendo 
com que os átomos que estavam presente no erlenmeyer e no balão se agitem, 
ocupando assim, um maior volume. 
 
5. CONCLUSÕES 
 
Na parte um do experimento pode-se concluir que, apesar de alguns 
pequenos desvios que apareceram nos resultados, ao manter a temperatura do gás 
constante, a pressão é inversamente proporcional e linear ao volume. Com isso, é 
possível comprovar a Lei de Boyle. 
Na parte dois do experimento concluiu-se que ​à pressão constante, o 
volume de uma determinada massa de ​gás é diretamente proporcional à sua 
temperatura absoluta, ou seja, quanto maior a temperatura, maior o volume que o 
gás vai ocupar. Portanto, o experimento comprovou a Lei de Charles e Gay-Lussac. 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
[1] ATKINS,P.; JONES L.. ​Princípios de Química. ​Tradução Ricardo Bicca de 
Alencastro, 5º ed.,Bookman: Porto Alegre, 2010. 
 
 
 
 
 
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https://pt.wikipedia.org/wiki/G%C3%A1s