A lei dos gases ideais: pressão, volume e temperatura
1 · Prever
Uma quantidade fixa de gás é selada num recipiente rígido. Se você aquecer, o que acontece com sua pressão?
- A pressão diminui à medida que a temperatura aumenta.
- A pressão aumenta proporcionalmente com a temperatura.
- A pressão não depende da temperatura.
2 · Preparar
- Abra o preset da caixa de areia de gás ideal e pressione Redefinir. 1 mol de argônio preenche um volume fixo de 0.0249 m³.
- Habilite a leitura de pressão na câmara.
- Defina a temperatura do gás para cada teste e registre a pressão.
3 · Coletar Dados
| Temperatura T (K) | Energia interna U (J) | Pressão P (kPa) |
|---|---|---|
| 300.00 | ||
| 450.00 | ||
| 600.00 |
Plote a pressão P (eixo y) em relação à temperatura T (eixo x) para suas três tentativas. A linha passa direto pela origem?
4 · Analisar
- Para um teste, calcule P = nRT/V usando n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), V = 0.0249 m³. Compare com a tabela.
- Explique por que, em volume e quantidade fixos de gás, a pressão e a temperatura absoluta são diretamente proporcionais.
5 · Aprofundar
- A lei dos gases ideais requer temperatura em Kelvin, não em Celsius. Explique por que usar Celsius (que permite valores negativos e zero) quebraria a proporcionalidade direta que você encontrou.
- Sua coluna de energia interna também cresce com a temperatura, a volume fixo. Explique, usando U = (f/2)nRT, por que aquecer uma quantidade fixa de gás a volume constante aumenta tanto a pressão quanto a energia interna juntas.
A física por trás deste experimento
Lei do Gás Ideal
Para n mols de gás ideal, pressão, volume e temperatura estão ligados por P·V = n·R·T. Com n e V fixos, a pressão aumenta em proporção direta à temperatura absoluta.
Energia Interna de um Gás Ideal
A energia interna de um gás ideal depende apenas de sua temperatura (e graus de liberdade f), não da pressão ou do volume separadamente: U = (f/2)nRT.