Termodinâmica
Ano Lectivo 2004/05
Trabalho Prático
VERIFICAÇÃO DA LEI DE GAY-LUSSAC.
DETERMINAÇÃO DA TEMPERATURA DO ZERO ABSOLUTO
Objectivo – Verificação da lei de Gay-Lussac. Determinação experimental da temperatura do Zero
Absoluto.
1. Introdução
A lei dos gases ideais foi escrita em 1834 por Emil Clapeyron (1799-1864). Esta lei é uma
combinação das leis estabelecidas por Charles, Boyle e Gay-Lussac e estabelece que
PV = nRT ,
onde P é a pressão absoluta, V é o volume, T é a temperatura absoluta, n é o número de moles e R é
a constante universal dos gases (8,314 J.mol-1.K-1). Esta lei, estabelecendo que, para uma certa
quantidade de gás, o produto do volume (V) pela pressão (P) é proporcional à temperatura absoluta
(T), foi estabelecida experimentalmente mas pode ser deduzida a partir da Teoria Cinética.
Lei de Charles – A pressão constante, a variação do volume de uma massa constante de gás é
directamente proporcional à variação da temperatura absoluta: V = cT .
Lei de Boyle – A uma dada temperatura mantida constante, o produto do volume ocupado por uma
gás pela pressão a que ele se encontra não se altera: PV = k . Assim, existe uma
relação directamente linear entre a pressão e o inverso do volume.
Lei de Gay-Lussac – Para uma dada massa de gás, se o volume se mantiver constante, a pressão
varia linearmente com a temperatura: PV = aT .
2. Procedimento experimental
Material – Câmara de gás com rolha de borracha de 2 orifícios, sensor de pressão absoluta
CI-6532A (0-700 kPa), sensor de temperatura CI-6505B, gobelet com água, placa de
aquecimento e agitador magnético, interface SW-500 e computador.
Montagem experimental
1) Feche a câmara de gás com a rolha de 2 orifícios.
2) Insira o sensor de temperatura num dos orifícios da rolha. (Use uma silicone lubrificante na ponta
do sensor de temperatura, para ajudar a sua inserção na câmara e não o danificar.)
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3) No outro orifício da rolha, insira um tubo de ligação simples e ligue o outro extremo do tubo ao
sensor de pressão.
4) Ligue ambos os sensores à interface SW500 e prepare uma tabela com o registo da temperatura e
da pressão e um gráfico da pressão (kPa) em função da temperatura (em ºC ou em K, usando os
recursos da calculadora do programa).
NOTA – Não é necessário calibrar os sensores.
Figura 1
Procedimento experimental
1) Coloque a câmara de gás no gobelet com água, suspendendo-a através de um suporte adequado e
coloque o conjunto na placa de aquecimento. Ligue o agitador magnético. Depois de se
estabelecer o equilíbrio térmico ligue a placa de aquecimento.
2) Altere as “Sampling Options” do programa de modo a que os dados sejam registados de minuto a
minuto.
3) Comece a experiência pressionando no botão “Start” e acumule pares de pontos (P,T) até
temperaturas de cerca de 50 ºC. Quando quiser terminar, carregue no botão “Stop”.
Análise de resultados
1) Faça um ajuste linear aos resultados do gráfico. A relação entre P e T é directa ou inversamente
linear?
2) A partir do gráfico determine a temperatura para a qual a pressão é nula, ou seja, a temperatura
do Zero Absoluto. Compare com o valor conhecido, -273 ºC.
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