Relatório 8

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE 
CENTRO ENGENHARIA ELÉTRICA E INFORMÁRTICA - CEII 
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL I 
ALUNOª: INGRID HONÓRIO DA SILVA - 119210830 
PROFESSOROR: CLEIDE TURMA: 03 
 
 
 
 
 
 
 
 
TERMODINÂMICA – LEI DE 
BOYLE-MARIOTTE 
(8° Relatório) 
 
 
 
 
 
 
 
CAMPINA GRANDE 
02 de NOVEMBRO de 2020 
 
 
1 Introdução 
 
Seguem relatados neste relatório os métodos e os resultados obtidos 
decorrentes da experiência “Lei de Boyle-Mariotte”, realizada no âmbito da 
disciplina “Física Ex- perimental I” (Turma 03) da UFCG. 
 
2 Objetivo 
 
Verificar experimentalmente a lei de Boyle-Mariotte (comportamento do volume 
ocupado pelo ar em função da pressão exercida, à temperatura constante) e, 
através desta verificação, determinar a pressão atmosférica e a densidade do ar no 
local da experiência. 
 
 
 3 Material Utilizado 
 
 
• Manômetro a mercúrio; 
• Termômetro; 
• Paquímetro; 
• Funil 
• Mangueira 
• Haste 
• Suporte 
 
 
 
4 Montagem 
 
 
 
 
 
 
 
 5. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
A priori, foi feita a medição Com um paquímetro, o diâmetro interno D do tubo de 
vidro do manômetro, O ramo aberto, do lado direito do manômetro, foi utilizado no 
processo de medição. 
 
➢ MEDIDAS REALIZADAS 
 
• Diâmetro interno: D = 6,77 mm 
• Temperatura ambiente: T = 24,0 oC 
• Comprimento da coluna de ar: L0 = 35,0 cm 
 
A válvula da parte superior do tubo do lado esquerdo do manômetro estava aberta, 
Certificou-se de que o reservatório de mercúrio (funil) encontrava-se na parte baixa 
da haste e, então, zerou o manômetro (os dois meniscos de mercúrio/ar ficaram 
no mesmo nível 0 da escala). Fechou a válvula, e então o comprimento L0 da coluna 
de ar confinado no ramo esquerdo do manômetro foi medido. Com o termômetro 
disponível no laboratório, a temperatura ambiente T também foi medida. Para cumprir 
os objetivos deste experimento, a compressão isotérmica do ar confinado no ramo 
esquerdo do manômetro foi estudada como um gás ideal. E assim medimos o 
volume ocupado pelo gás e a pressão exercida por ele. Já o volume foi obtido pela área 
da seção reta do tubo do manômetro, πx(D/2)², multiplicamos pelo comprimento L da 
coluna de ar. Mas o comprimento L diminuiu quando a coluna de mercúrio h1, no ramo 
esquerdo, cresceu. 
Logo após foi medido os valores de h2 e h, quando a altura do funil com mercúrio foi 
aumentada em uma certa quantidade de centímetros. A pressão manométrica exercida 
pelo ar confinado é obtida pela diferença entre h2 e h1. Assim, h2 e h1 foram anotados 
Tabela I: 
 
 
 
 
 
6. PROCEDIMENTOS E ANÁLISES 
 
Observando que a pressão manométrica é Δh = h2 - h1 e que o volume ocupado 
pelo ar é V = LxA, 
 
TABELA II 
 
1 2 3 4 5 6 
Δh (cmHg) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 0,10 
V (cm³) 0,0 0,8 0,16 0,24 0,32 0,35 
 
Como o ramo da direita é aberto, a pressão no menisco mercúrio/ar à direita é Po 
(pressão atmosférica). Já no ramo da esquerda, a pressão absoluta exercida pelo ar 
confinado é P = Po + Δh em que Δh é a pressão manométrica. Supondo que o ar 
confinado se comporte como um gás ideal, pode escrever a equação de estado para este 
tipo de gás: 
 
P V = nRT 
 
• n é o número de mols de ar confinado no ramo esquerdo 
• R é a constante universal dos gases ideais (R = 8,31 j/mol*K) 
• T é a temperatura absoluta do ar confinado no ramo esquerdo 
 
Supondo que não haja vazamento no manômetro e ainda que durante o 
experimento não tenha havido variação significativa na temperatura do ar confinado, isto 
é, nRT ≡ C, a equação de estado pode ainda ser escrita como: 
 
 
(Po + Δh) V = C ---> Δh = C/V – Po) 
 
Y = A / X + B 
 
• Y ≡ ∆h 
• A ≡ C 
• X ≡ V 
• B ≡ -Po 
Assim, ajustando a hipérbole aos dados Tabela II, EM QUE V corresponde a X e 
Δh corresponde a Y, a pressão atmosférica Po a uma altitude de aproximadamente 540 
m com relação ao nível do mar (Campina Grande) fica determinada. 
Por outro lado, A ≡ C (que é igual a nRT) também é conhecido no ajuste. Assim, 
como R é uma constante conhecida e T foi medido em graus Célsius (e pode ser 
transformado para Kelvin), o número de mols de ar confinado n pode ser 
determinado. 
A densidade do ar ambiente, p, pode ser determinada através do primeiro ponto da 
Tabela II. Nesta tabela você tem o volume de ar V no ramo esquerdo do manômetro 
antes do fechamento da válvula. Por outro lado, como você determinou o número de 
mol n, pode também determinar essa massa de ar, m: m = n M, em que M é a massa 
molecular do ar: M = 26 g/mol. Então, através da expressão p = m / V complta-se os 
objetivos deste experimento. 
 
 
 
 7. CONCLUSÃO 
 
 
De acordo com o experimento executado, calculamos o erro percentual cometido 
na determinação experimental da pressão atmosférica local (Po), considerando como o 
melhor valor, em Campina Grande, Po = 71,5 cmHg. F 0 65% = lVexp - Vteo l x100 = 
l68.18 - 71,5l x 100 = 4.6% Vexp 71,5. Pode-se calcular o número de moles existentes 
no ramo esquerdo do tubo através da equação dos gases ideais: Como: C = nrT, C = 
1451 cmHg.cm3,r = 0,082 atm.l/mol.k, e T = 24.5 + 273 = 297.5k. Dividindo C por 76 e 
multiplicando por 10 - 3, (pois cmHg.cm3 = l.atm), temos C = 0,0190921 l.atm n = 
0,0190921/0,0821x297.5K n = 0,00078167 moles. Pode-se calcular a densidade do ar 
no laboratório utilizando a fórmula: F 0 7 2 = m/Vo Onde mar = n.Mar, Temos: F 07 2 = 
n. Mar/Vo => F 07 2 = 0,00078167x29/21.03 F 0 7 2 = 0,0010779 g/cm3. Não se deve 
usar outro ponto do experimento pois o primeiro ponto tem-se a pressão manométrica 
igual a zero, ou seja, a pressão total é a pressão atmosférica, então podemos usar 
volume inicial pra calcularmos a densidade... Se houvesse vazamento, a pressão 
manométrica seria menor, podendo até ser igual a atmosférica, assim não poderíamos 
calcular o valor exato da pressão atmosférica. Temos como erros sistemáticos possíveis 
vazamentos do gás e trata-lo como um gás ideal. 
Obtendo a segunda medida acrescentamos mais três voltas e assim 
sucessivamente, encontrando também outros resultados . E assim alcançamos o 
valor do volume através de alguns cálculos. 
 
A realização da experiência foi importante para compreender na prática a lei de 
Boyle e Mariotte que envolve a tranformação isotérmica de uma massa gasosa. Dessa 
forma, os obejetivos propostos foram alcançados, pois foi possível reconhecer o 
comportamento do volume de um gás em função da pressão, quando a temperatura 
permanece constante. 
	1 Introdução
	2 Objetivo
	3 Material Utilizado
	4 Montagem