Verificação da 1ª Lei de Charles e Gay-Lussac

 

Objectivos

Verificar a relação existente entre o volume e a temperatura de um gás, a pressão constante.

 

Introdução Teórica

Existe uma relação entre o volume de uma amostra de gás e a temperatura a que está, mantendo a pressão da amostra de gás constante, tal que V/T = k, ou seja, uma relação de proporcionalidade directa entre o volume e a temperatura da amostra do gás, i.e., V1/T1 = V2/T2 , em que os índices 1 e 2 representam dois instantes temporais em que o volume da amostra de gás e a temperatura a que está são diferentes, mantendo intacta a pressão da referida amostra.

A relação foi comprovada experimentalmente por Charles e Gay-Lussac e toma o nome de 1ª Lei de Charles e Gay-Lussac.

Estamos a considerar que a pressão da amostra de gás se mantém constante, pois o gás, ar, está confinado a um balão de borracha, devidamente fechado, colocado dentro de um volume de água, através de um corpo sólido de volume conhecido que faz de lastro, água essa que vai sofrer aquecimento fazendo inchar o balão. Assim, podemos desprezar a variação da pressão da água e consequentemente afirmar que a pressão do ar dentro do balão de borracha, que está sempre completamente rodeado de água, se mantém constante.

 

Material

Consola VTT, sensor de temperatura c/ a respectiva sonda, balão redondo de fundo plano de 2000 mL, balão de borracha com ar, já fechado, corpo sólido que faz de lastro, provetas graduadas de 10, 50 e 250 mL, pipetas graduadas de 2 e 5 mL  , pipetador, placa de aquecimento (tudo x 2), tesoura, fio e marcador.

 

Procedimento

1. Observe o seguinte equipamento, que será utilizado para fazer a montagem experimental.

material utilizado para a montagem experimental destinada a verificar a 1ª Lei de Charles e Gay-Lussac

2. Sopre um pouco de ar para o balão de borracha e ate-o a fim de não perder o ar colocado no seu interior.

3. Coloque um volume de água conhecido dentro de uma proveta graduada de 50 mL e determine, através da técnica de deslocamento de água, o volume do corpo sólido que servirá de lastro.

4. Ate o corpo sólido ao balão de borracha e determine, através da técnica de deslocamento de água, o volume do conjunto balão de borracha c/ ar + corpo sólido, utilizando para esse efeito a proveta de 500 mL.

5. Coloque o balão de borracha previamente fechado e atado com fio a um corpo sólido que faz de lastro dentro do balão redondo de fundo plano e coloque água até rodear completamente o balão de borracha.

6. Marque com o marcador um traço de referência no balão redondo de fundo plano.

7. Faça variar a temperatura da amostra de ar no interior do balão de borracha, utilizando para o efeito a placa de aquecimento que provocará o aquecimento da água que rodeará todo o balão de borracha, colocado com o lastro, no interior do balão redondo de fundo plano, registando o seu valor, e verifique a variação do volume correspondente.

8. Retire, com a pipeta adequada, o volume de água que passa acima do traço de referência, registando o valor correcto, para a proveta de 10 mL.

9. Repita o procedimento anterior à medida que a temperatura da água, e da amostra de ar, vai aumentando.

 

Resultados Obtidos

1. Registe em quadro os valores obtidos para a temperatura da amostra de ar contida no balão erlenmeyer e o volume correspondente, não esquecendo de registar as unidades de medida respectivas.

2. Determine para cada par de valores (volume-temperatura), o quociente V/T.

3. Elabore um gráfico do volume em função da temperatura, V = f (T). (Os gráficos podem ser feitos em papel milimétrico e/ou no microsoft excel).

 

Discussão e Conclusões

1. Explique por que razão podemos afirmar que a pressão se mantém constante.

2. Discuta o gráfico obtido e tire as respectivas conclusões. (Recorra também aos valores V/T que obteve).

3. Enuncie a 1ª Lei de Charles e Gay-Lussac e compare os resultados obtidos.

4. Explique que erros poderão ter estado presentes no decurso da actividade e de que modo afectaram (ou não) a experiência efectuada.