Equação de Estado dos Gases Ideais

“Experiência 9: Equação de Estado dos Gases Ideais”

1. Objetivo

Verificar experimentalmente a dependência entre a pressão (P) e o volume (V) de um gás (ar) à temperatura (T) constante e a dependência entre volume (V) e temperatura (T) à pressão (P) constante e, a partir dessas medidas, determinar a pressão ambiente e estimar a temperatura do zero absoluto.

2. Introdução teórica

Sabemos que se confinarmos, em recipientes de volumes idênticos, amostras de vários gases com 1 mol cada e os mantivermos à mesma temperatura, as pressões medidas em cada recipiente serão aproximadamente iguais. Para gases com densidades suficientemente baixas, todos os gases reais tendem a obedecer à relação

PV = nRT onde P é a pressão absoluta, V é o volume ocupado pelo gás, n é o número de moles, T é a temperatura absoluta e R é a constante universal dos gases. Esta é a equação de estado dos gases ideais também conhecida como lei dos gases perfeitos. A constante R tem o mesmo valor para todos os gases
R = 8,31J mol-1 K-1

Embora nenhum gás real obedeça exatamente a esta equação de estado, ela é uma boa aproximação para a maioria dos gases, sendo que será tanto melhor quanto mais rarefeito o gás e mais longe estiver do seu ponto de liquefação. Neste experimento serão desenvolvidos procedimentos e análises fundamentadas essencialmente na equação de estado para os gases ideais.

3. Material

Recipiente de medida (fig.1-3) com controle de temperatura contendo um determinado volume de ar que pode ser variado com auxílio de coluna de mercúrio.
Reservatório de armazenamento de mercúrio (fig.1-4) cuja posição vertical pode ser variada.
Régua graduada para medida da coluna de mercúrio (Fig.1-2.1)
Aquecedor com circulador de água para alterar a temperatura do volume de ar. (Fig.2)
Termômetro.

4. Procedimentos

a) Dependência entre a pressão e o volume à temperatura constante: Lei de Boyle-Mariotte

Temperatura da água: 32°C e Coluna de Ar: 9,8 cm