Tópicos da História da Física Clássica
Lei dos Gases
Victor O. Rivelles
Instituto de Física da Universidade de São Paulo
Edifício Principal, Ala Central, sala 314
e-mail: [email protected]
http://www.fma.if.usp.br/~rivelles
O Vácuo
Aristóteles: a natureza abomina o
vácuo.
O Vácuo
Aristóteles: a natureza abomina o
vácuo.
Otto von Guericke inventa a
bomba de vácuo em 1650 e
investiga as propriedades do
vácuo.
O Vácuo
Aristóteles: a natureza abomina o
vácuo.
Otto von Guericke inventa a
bomba de vácuo em 1650 e
investiga as propriedades do
vácuo.
Constroi os hemisférios de
Magdburg para demonstrar a
força da pressão do ar.
O Vácuo
Aristóteles: a natureza abomina o
vácuo.
Otto von Guericke inventa a
bomba de vácuo em 1650 e
investiga as propriedades do
vácuo.
Constroi os hemisférios de
Magdburg para demonstrar a
força da pressão do ar.
http://http://www.youtube.com/watch?v=YjfWTo75THs
A Pressão da Atmosfera
Evangelista Torricelli era um
admirador de Galileu.
A Pressão da Atmosfera
Evangelista Torricelli era um
admirador de Galileu.
Tentava resolver o problema de
fazer uma bomba de água elevar
a água por mais de 10 m de
altura.
A Pressão da Atmosfera
Evangelista Torricelli era um
admirador de Galileu.
Tentava resolver o problema de
fazer uma bomba de água elevar
a água por mais de 10 m de
altura.
Colocou mercúrio num tubo de 1
m e o colocou de cabeça para
baixo. A coluna de mercúrio
desceu e estacionou à cerca de
735 mm: barômetro!
A Pressão da Atmosfera
Evangelista Torricelli era um
admirador de Galileu.
Tentava resolver o problema de
fazer uma bomba de água elevar
a água por mais de 10 m de
altura.
Colocou mercúrio num tubo de 1
m e o colocou de cabeça para
baixo. A coluna de mercúrio
desceu e estacionou à cerca de
735 mm: barômetro!
Havia feito vácuo na parte
superior.
A Lei dos Gases
Robert Boyle
Rejeitava a alquimia e a teoria dos 4 elementos de Aristóteles.
A Lei dos Gases
Robert Boyle
Rejeitava a alquimia e a teoria dos 4 elementos de Aristóteles.
Publicou “The Sceptical Chymist” em 1661 onde define elemento
químico. Estas idéias só foram retomadas um século depois por
Antoine Lavoisier.
A Lei dos Gases
Robert Boyle
Rejeitava a alquimia e a teoria dos 4 elementos de Aristóteles.
Publicou “The Sceptical Chymist” em 1661 onde define elemento
químico. Estas idéias só foram retomadas um século depois por
Antoine Lavoisier.
Construiu uma bomba de vácuo para estudar as propriedades
do ar: elasticidade, peso, som, respiração, combustão, ...
A Lei dos Gases
Robert Boyle
Rejeitava a alquimia e a teoria dos 4 elementos de Aristóteles.
Publicou “The Sceptical Chymist” em 1661 onde define elemento
químico. Estas idéias só foram retomadas um século depois por
Antoine Lavoisier.
Construiu uma bomba de vácuo para estudar as propriedades
do ar: elasticidade, peso, som, respiração, combustão, ...
Publicou “New Experiments
Physico-Mechanical Touching the
Spring of the Air and its Effects”
em 1660, que contém a Lei de
Boyle: PV = constante.
As leis do gás ideal
Lei de Boyle, 1660: P1 V1 = P2 V2 , à T constante.
As leis do gás ideal
Lei de Boyle, 1660: P1 V1 = P2 V2 , à T constante.
Lei de Charles, 1678:
V1
T1
=
V2
T2 ,
à P constante.
As leis do gás ideal
Lei de Boyle, 1660: P1 V1 = P2 V2 , à T constante.
Lei de Charles, 1678:
V1
T1
=
Ley de Gay-Lussac, 1809:
V2
T2 , à P constante.
P1
P2
T1 = T2 , à V constante.
As leis do gás ideal
Lei de Boyle, 1660: P1 V1 = P2 V2 , à T constante.
Lei de Charles, 1678:
V1
T1
Ley de Gay-Lussac, 1809:
Lei de Avogadro, 1811:
de moles do gás.
V2
T2 , à P constante.
P1
P2
T1 = T2 , à V constante.
= Vn22 , à P e T constantes;
=
V1
n1
n =número
As leis do gás ideal
Lei de Boyle, 1660: P1 V1 = P2 V2 , à T constante.
Lei de Charles, 1678:
V1
T1
Ley de Gay-Lussac, 1809:
Lei de Avogadro, 1811:
de moles do gás.
Lei do gás ideal:
P1 V1
T1
=
V2
T2 , à P constante.
P1
P2
T1 = T2 , à V constante.
= Vn22 , à P e T constantes;
=
V1
n1
P2 V2
T2
ou
PV = nRT , R=constante universal dos gases.
n =número
As leis do gás ideal
Lei de Boyle, 1660: P1 V1 = P2 V2 , à T constante.
Lei de Charles, 1678:
V1
T1
Ley de Gay-Lussac, 1809:
Lei de Avogadro, 1811:
de moles do gás.
Lei do gás ideal:
P1 V1
T1
=
V2
T2 , à P constante.
P1
P2
T1 = T2 , à V constante.
= Vn22 , à P e T constantes;
=
V1
n1
P2 V2
T2
n =número
ou
PV = nRT , R=constante universal dos gases.
Lei de Charles:
http://http://www.youtube.com/watch?v=GcCmalmLTiU
Teoria Cinética dos Gases
Daniel Bernouilli
Publicou Hidrodynamica em 1738
onde delineou as bases da teoria
cinética dos gases.
Teoria Cinética dos Gases
Daniel Bernouilli
Publicou Hidrodynamica em 1738
onde delineou as bases da teoria
cinética dos gases.
Um gás consiste de um grande
número de moléculas
movendo-se em todas as
direções.
O impacto das moléculas nas
paredes do recipiente que contém
o gás causa a pressão do gás.
O calor do gás é devido à energia
cinética das moléculas.
Teoria Cinética dos Gases
A teoria não foi aceita
imediatamente porque a
conservação da energia não
estava ainda estabelecida.
Também não era claro que a
colisão de moléculas poderia ser
perfeitamente elástica.
Teoria Cinética dos Gases
A teoria não foi aceita
imediatamente porque a
conservação da energia não
estava ainda estabelecida.
Também não era claro que a
colisão de moléculas poderia ser
perfeitamente elástica.
Rudolf Clausis em 1857 incluiu o
movimento rotacional e
vibracional das moléculas.
Teoria Cinética dos Gases
A teoria não foi aceita
imediatamente porque a
conservação da energia não
estava ainda estabelecida.
Também não era claro que a
colisão de moléculas poderia ser
perfeitamente elástica.
Rudolf Clausis em 1857 incluiu o
movimento rotacional e
vibracional das moléculas.
James Clerk Maxwell em 1859 introduziu a distribuição de
Maxwell para a velocidade das moléculas: proporção de
moléculas com velocidades dentro de um certo limite.
Teoria Cinética dos Gases
A teoria não foi aceita
imediatamente porque a
conservação da energia não
estava ainda estabelecida.
Também não era claro que a
colisão de moléculas poderia ser
perfeitamente elástica.
Rudolf Clausis em 1857 incluiu o
movimento rotacional e
vibracional das moléculas.
James Clerk Maxwell em 1859 introduziu a distribuição de
Maxwell para a velocidade das moléculas: proporção de
moléculas com velocidades dentro de um certo limite.
Ludwig Boltzmann em 1875 apresentou uma conexão precisa
entre a entropia S e o movimento molecular, S = k log W , onde
k é a constante de Boltzmann e W é o número de estados
possíveis que o gás pode apresentar.
Termodinâmica
Lei Zero: Se dois sistemas estão em equilíbrio térmico com um
terceiro então eles estão em equilíbrio térmico entre si.
Primeira Lei: A mudança na energia interna de um sistema
termodinâmico fechado é igual a diferença entre o calor
fornecido ao sistema e a quantidade de trabalho feito pelo
sistema sobre sua vizinhança.
Segunda Lei: O calor não pode fluir de forma espontânea de um
local mais frio para um local mais quente.
Terceira Lei: Quando um sistema se aproxima do zero absoluto
todos os processos cessam e a entropia do sistema aproxima-se
de seu valor mínimo.
A termodinâmica pode então ser descrita em termos do
movimento das partículas e suas leis podem ser derivadas da
mecânica estatística aplicada a um grande número de
partículas.!!!