Zero_Absoluto

Termodinâmica
Ano Lectivo 2005/06
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 Émile 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). O comportamento expresso por esta lei de que,
para uma certa quantidade de gás, o produto do volume (V) pela pressão (P) é proporcional à
temperatura absoluta (T), foi deduzido experimentalmente mas pode igualmente ser obtido 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: P = aT .
2. Procedimento experimental
Material – Aparelho Zero Absoluto (TD-8595) esférico com volume igual a 535,3 cm3, sensor de
pressão absoluta CI-6532A (0-700 kPa), Termistor (CI-6527ª), gobelet com água,
placa de aquecimento e agitador magnético, interface SW-500 e computador.
Determinação do Zero Absoluto, mantendo o número de moles do gás (n) constante.
1) Comece com água o mais quente possível.
2) Ligue a ficha do aparelho ao Sensor Termistor da ScienceWorkshop CI-6527A e este à interface.
Departamento de Física da FCTUC
1/2
Termodinâmica
Ano Lectivo 2005/06
3) Ligue o tubo do aparelho ao Sensor de Pressão CI-6532A e este à interface.
(NOTA – Não é necessário calibrar os sensores.)
4) Construa a sua experiência no programa DataStudio. Abra um gráfico da Temperatura vs.
Pressão, usando uma amostragem manual, sem entradas pelo teclado.
5) Submirja completamente a esfera numa tina com água.
6) Carregue em ‘Start’. Observe a temperatura e, quando deixa de variar (na casa das centésimas)
carregue em ‘Keep’, sem parar a aquisição.
7) Arrefeça a água, juntando-lhe água fria ou gelo. Espere que um novo estado de equilíbrio seja
alcançado. Repita o procedimento 5), até obter vários pontos no gráfico. No fim carregue em
‘Stop’.
3. Análise de resultados
1) Faça um ajuste linear aos resultados do gráfico.
2) A partir do gráfico, determine a temperatura do Zero Absoluto. Compare com o valor teórico.
Variando o número de moles de gás (n).
1) Prepare três recipientes com água, um o mais quente possível, outro à temperatura ambiente e o
terceiro com gelo.
2) Coloque a esfera no banho com gelo e ligue o tubo do aparelho ao sensor de pressão. Mantendo a
esfera completamente submersa, meça a temperatura em função da pressão.
3) Coloque a esfera no banho à temperatura ambiente e meça as propriedades referidas e, por fim,
coloque a esfera no banho quente e meça os novos valores daquelas propriedades
termodinâmicas. Carregue em ‘Stop’ e faça um ajuste linear à curva obtida.
4) Repita os procedimentos 2) e 3), começando por fechar o tubo depois de submergir a esfera no
banho à temperatura ambiente.
5) Repita os procedimentos 2) e 3), começando por fechar o tubo depois de submergir a esfera no
banho à temperatura mais elevada.
6) Determine o número de moles de gás na esfera para cada uma das medidas.
7) Calcule os três valores da temperatura do zero absoluto e faça uma estimativa da sua média e da
sua incerteza. Compare este valor com o valor aceite de -273 ºC.
Departamento de Física da FCTUC
2/2