Universidade Federal de Santa Catarina
Campus Blumenau
Física II
Experiência: Lei dos Gases Ideais
Objetivo
O objetivo dessa experiência é verificar experimentalmente a lei dos gases ideais e calcular o
número de moles do ar atmosférico.
Teoria
A equação que descreve as relações entre temperatura (T), pressão (P), volume (V) e a quantidade
de átomos (n em moles) de um gás ideal é:
PV =nRT
(1)
onde R é a constante universal dos gases ideais (R=8,3144 J/(K.mol)).
Em processos isotérmicos (onde a temperatura é constante) de um sistema isolado (quantidade de
átomos constante), a relação da pressão e volume do sistema em dois estados diferentes é dada por:
P1 V 1=P 2 V 2
Lei de Boyle-Mariotte
Uma equação mais geral pode ser obtida para um sistema isolado (quantidade de átomos constante):
P1 V 1
P V
=nR= 2 2
T1
T2
(3)
Também podemos escrever uma equação para calcular o volume ocupado por um gás ideal, dado a
pressão (P), a temperatura (T) e o número de moles (n) do gás:
V =nR
T
P
(4)
Material Utilizado
1. Ideal Gas Law Apparatus – TD-8596A
2. PASPORT Quad Temperature Sensor – PS-2143
3. PASPORT Absolute Pressure Sensor – PS-2107
Procedimentos
Procedimento A
Nesta experiência você irá verificar experimentalmente a lei dos gases ideias.
1. Abra o programa da Pasco e ajuste um gráfico com dois eixos (use o botão
para isso).
Em um eixo você vai mostrar a pressão absoluta em kilopascal (kPa) e no outro eixo você
vai mostrar a temperatura em Kelvin (K). No eixo x você irá mostrar o tempo.
2. Remova o sensor de pressão e ajuste a seringa para um volume de 40 ml (ou 40 cc).
1
Reconecte o sensor de pressão.
3. Comece a gravar, espere 10 segundos e rapidamente comprima a seringa o máximo possível
(21 ml). Mantenha a seringa pressionada até que a temperatura retorne para o valor inicial.
4. Solte a seringa e espere até que a temperatura volte pro valor inicial.
5. Anote na tabela 1 os valores do volume inicial e final e anote também a pressão inicial e
pressão quando a seringa está comprimida e a temperatura já retornou ao seu valor inicial.
6. Na tabela 2 você vai anotar os volumes inicial, a pressão inicial e a temperatura inicial.
Anote também o volume final, a temperatura máxima alcançada durante a compressão e a
pressão no mesmo instante que a temperatura alcança seu máximo.
7. Repita todo o procedimento para um volume inicial de 60 ml.
Procedimento B
Nesta experiência você irá verificar experimentalmente a lei dos gases ideias.
1. Remova o sensor de pressão e ajuste a seringa para um volume de 60 ml (ou 60 cc).
Reconecte o sensor de pressão.
2. Comece a gravar, espere 10 segundos e rapidamente comprima a seringa até 55 ml.
Mantenha a seringa comprimida até que a temperatura retorne para o valor inicial.
3. Mantendo a seringa comprimida, comprima a seringa até 50 ml e mantenha a seringa
comprimida até que a temperatura retorne para o valor inicial.
4. Continue o procedimento 3 para os volumes indicados na tabela 3.
5. Após o último valor de volume, pause a gravação e anote na tabela 3 o valor de pressão e
temperatura referente a cada volume. Lembrando que você deve anotar o valor de pressão e
temperatura no momento que a temperatura estiver estabilizada, próxima da temperatura
inicial.
6. Repita o procedimento para os volumes iniciais de 50 ml e 40 ml.
2
Tabela 1
V
P
V
P
1
2
1
2
Tabela 2
V
P
T
Vcorrigido
V
P
T
Vcorrigido
1
2
1
2
Tabela 3
V (ml) P
T
T/P
V (ml) P
60
55
50
50
45
45
40
40
35
35
30
30
25
25
V (ml) P
T
T/P
40
35
30
25
21
3
T
T/P
Relatório
Procedimento A
1. Apresente o gráfico da pressão e da temperatura em função do tempo e explique:
1. Quando você reduz o volume na metade a pressão, momentaneamente, sobe mais que o
dobro (primeiro pico no gráfico da pressão). Por que?
2. Por que a temperatura retorna para o seu valor inicial e a pressão não?
3. Quando você libera a seringa, o que acontece com a temperatura e a pressão? Por que?
2. Para temperatura constante, a lei dos gases ideais diz que
casos, calcule essas grandezas e mostra que
P1 V 1=P 2 V 2 . Para os dois
3. Um dos motivos da lei dos gases ideais não ter sido respeitada é que há um volume V0 que
não foi levado em conta. Esse volume corresponde ao volume do sistema que está fora da
seringa. Utilizando a fórmula P1 (V 1 +V 0)=P2 (V 2 +V 0 ) calcule V0 para os dois casos. Os
volumes nos dois casos são parecidos? Por que?
4. Corrija o volume medido na tabela 2 (ou seja, adicione o valor de V0 calculado na questão
anterior).
P1 V 1
P2 V 2
e
para os dois casos. Eles são iguais? Calcule a
T1
T2
diferença percentual entre eles.
5. Calcule o valor de
Procedimento B
1. Complete a tabela 3 calculando a grandeza T/P (NÃO ESQUEÇA DOS ERROS!).
Apresente a tabela.
2. Faça um gráfico de V (eixo y) contra T/P (eixo x). Coloque as 3 curvas, uma para cada
tabela, no mesmo gráfico.
3. Faça o ajuste linear de cada curva do gráfico acima e apresente as equações da reta.
4. Qual o significado físico do coeficiente angular e linear?
5. Calcule o número de moles referente a cada volume inicial. Mostre que esse número é
proporcional ao volume.
4