Trabalho prático 1 – gases: determinaçÃo da relaçÃo do volume com a pressão de uma amostra de ar em temperatura constante – verificaçÃo da lei de boyle



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GASES:– VERIFICAÇÃO DA LEI DE BOYLE
1. Introdução

A Lei de Boyle, verificada experimentalmente, diz que, à temperatura constante, o volume ocupado por uma determinada quantidade de um gás varia de maneira inversamente proporcional à pressão:



onde c é uma constante de proporcionalidade. Portanto, para uma certa quantidade de gás, o número de mol é fixo, variando sua pressão e registrando o volume ocupado pelo gás a cada pressão, observa-se que um aumento da pressão do gás conduz a redução de seu volume de tal modo que o produto da pressão pelo volume é uma constante.

A partir da aplicação prática da Lei de Boyle, para uma mudança de estado isotérmica do estado 1 (inicial) para o estado 2 (final) obtém-se:

Esta relação permite-nos calcular o valor de qualquer uma das quatro variáveis, V1, p1, V2, e p2, tendo-se os valores das outras três variáveis.


2. Objetivo

Medir a expansão de um gás com a redução da pressão à temperatura constante, obtendo resultados quantitativos a partir de dois experimentos simples, utilizando materiais e equipamentos rotineiros em laboratório e a partir daí verificar a da Lei de Boyle.


3. Materiais, equipamentos e reagentes

Experimento 1: TUBO DE VIDRO USANDO UM TRANSFERIDOR

- Tubo de vidro: comprimento de 350mm; diâmetro externo 7,30mm e interno 1,80mm

- Barômetro

- Régua milimetrada transparente

- Mercúrio

- Termômetro (0 a 100ºC)

- Transferidor para medir ângulo

- Suporte de madeira

Experimento 2: TUBO EM U USANDO UMA BOMBA DE VÁCUO

- Pipeta graduada de 10mL, curvada em U, fechar a ponta da pipeta próximo à marca dos 10 mL

- Suporte universal, mufa e garra

- Nujol – óleo mineral

- Mangueiras de borracha

- Tubo de vidro em T

- Termômetro (0 a 100ºC)

- O gás utilizado é o ar atmosférico

- Bomba de vácuo

- Manômetro de Hg, extremidade aberta
4. Procedimento experimental

4.1 Experimento 1: TUBO DE VIDRO USANDO UM TRANSFERIDOR

No tubo de vidro foi colocada uma coluna de Hg (» 140mm) de maneira que o mesmo contenha uma quantidade de ar capturado entre a extremidade fechada e a coluna de mercúrio.

Em um suporte de madeira foi ajustado um semicírculo onde foi feita a marcação de ângulos, nos quadrantes superior (+) e inferior (-).

O tubo foi fixado ao centro do semicírculo de tal modo que permita que a extremidade do tudo se movimente no intervalo dos ângulos +90 a –90º.

Medir a pressão atmosférica (pat) e a temperatura ambiente.

Colocar o tubo na horizontal (0º) e medir o comprimento da coluna de Hg (CHg), que permanecerá constante durante o experimento, e anotar na tabela 1.


Movimentar o tubo sem colocar a mão na extremidade fechada para que não ocorra alteração na temperatura. Ajustar o ângulo de +90o e medir com a régua o comprimento da coluna de ar (Car). Anotar a medida, em mm, na tabela 1.

Repetir o procedimento medindo a coluna de ar em todos os ângulos indicados na tabela 1 e anotar.


4.2 Experimento 2: TUBO EM U USANDO UMA BOMBA DE VÁCUO

No tubo em U foi colocado Nujol, e com uma mangueira de diâmetro interno bem fino foi ajustada a altura da coluna ar ( 2mL). Assim o tubo contém uma quantidade de ar capturado entre a extremidade fechada e o nível do Nujol. O tubo em U foi fixado em um suporte universal e conectado ao tubo em T que liga a bomba de vácuo ao manômetro.

Medir a pressão atmosférica (pat) e a temperatura ambiente.

Fazer um teste preliminar para compreender o funcionamento da bomba e como medir a pressão no manômetro.

Regular a bomba deixando-a quase toda aberta (pressão máxima) e conecte-a ao tubo em U, e em seguida, ligar a bomba.

Anotar a diferença, em mm, entre as alturas dos níveis das colunas de Hg no manômetro, (pHg).

Anotar o volume da coluna de ar na tabela 2.

Fechar a válvula que regula o vácuo até obter uma variação de volume de 0,2mL. Anotar a diferença entre os níveis na coluna de Hg e o correspondente volume.

Continuar repetindo o item anterior até atingir o máximo que a bomba suporta.
5. Apresentação e discussão dos resultados

Tabela 1: Ângulos () da coluna de ar, comprimentos da coluna de ar e pressões exercidas sobre o gás.



Medida

 (º)

Car (mm)

(1/Car) (mm-1)

Pgás = Patm + CHg.Sen (mm)

01

+ 90










02

+ 75










03

+ 60










04

+ 45










05

+ 30










06

+ 15










07

0










08

- 15










09

- 30










10

- 45










11

- 60










12

- 75










13

- 90










CHg = ................................

Temperatura = ....................................................... Patmosférica = .................................


Observe que a pressão sobre o gás será dada pela formula: pgás = patm + CHg.sen. O sinal + ou – aparecera naturalmente conforme o ângulo. Note que V = área da base x altura (Car).


Tabela 2: Variações nas pressões e volumes do gás em função do vácuo da bomba.

Medida

pHg = h (mmHg)

V (mL)

(1/V) (mL-1)

pgás = patm - h (mmHg)

01













02













03













04













05













06













07













08













09













10













11













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