Relatorio exp 2

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ - UTFPR

EXPERIMENTO 2 - PROPRIEDADES DOS GASES E EXPANSÃO ADIABÁTICA DOS GASES

Grupo 3
Francielli Santana - 1193546
Gustavo Juliani - 1194763
Patrick Rodrigues - 1187627

Orientador: João Batista

14/12/12

1. INTRODUÇÃO

O estado mais simples da matéria é um gás, uma forma da matéria que ocupa qualquer recipiente que a contenha. Éconveniente imaginar um gás como um conjunto de moléculas ou átomos em movimento permanente e aleatório, com velocidades médias que aumentam quando a temperatura se eleva.
O estado físico de uma amostra de uma substância é definido por suas propriedades físicas. O estado de um gás puro fica definido pelos valores do volume que ele ocupa, V, da quantidade de substância (número de moles), n, dapressão, p, e da temperatura T. No entanto, verificou-se experimentalmente que basta especificar três dessas variáveis para que a quarta seja fixada. Ou seja, é um fato experimental que cada substância é descrita por uma equação de estado, uma equação que estabelece uma relação entre essas quatro variáveis [1].
As primeiras medidas quantitativas do comportamento da pressão e do volume dos gases formafeitas por Robert Boyle em 1662 indicando que o volume é inversamente proporcional á pressão: V = C / p, onde p é a pressão, V é o volume e C é uma constante. Charles posteriormente mostrou que para uma massa fixa de gás sob pressão constante, o aumento relativo do volume por grau de aumento da temperatura era o mesmo para todos os gases nos quais ele fez medidas. Gay-Lussac fez medidas do volumemantendo uma massa fixa de gás sob pressão fixa e descobriu que o volume varia linearmente com a temperatura expressado pela equação: V = a + bt, onde t é a temperatura e a e b são constantes.
Se não há escoamento de calor durante uma mudança de estado Q = 0 a mudança de estado é adiabática. Experimentalmente, aproxima-se dessa condição envolvendo o sistema com uma camada de material isolante oumantendo-o dentro de uma garrafa onde há vácuo entre a parede interna e a externa. Para uma mudança de estado adiabática, como Q = 0, o primeiro princípio da termodinâmica fica: ΔU = -W, o que significa que o trabalho W é produzido à custa de uma diminuição da energia do sistema, ΔU. A diminuição de energia num sistema é evidenciada quase que somente por diminuição de temperatura dos sistema,portanto se trabalho é produzido numa mudança de estado adiabática, a temperatura do sistema cai. Se trabalho é destruído numa transformação adiabática a energia e a temperatura do sistema aumenta [2].
Utilizando um aparelho denominado aparelho de Le Blanc [3] realizaram-se medidas com o objetivo de demonstrar as relações existentes entre pressão p, volume V e temperatura T de uma mistura de gases,o ar atmosférico, comprovar as leis de Boyle - Mariotte, de Gay - Lussac e de Charles e determinar os coeficientes de expansão térmica e de compressibilidade térmica de um gás.
Com o experimento de Clement-Desormes [4] data de 1819. Aperfeiçoado posteriormente por Gay-Lussac e Welter [5], objetivou-se reconhecer uma transformação adiabática determinar a relação, γ, entre as capacidadescaloríficas molares de um gás à pressão constante, CP, e a volume constante, CV: γ = CP / CV [6].

2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

2.1 PARTE 1

Procedimento 1 – Relação entre o volume e a pressão a temperatura constante

Foi utilizado um sistema que consistia de um banho ultratermostático Sl 152/10 – SOLAB, previamente preenchido com água. O mesmo foi conectado ao kit para experimentosde gás ideal PHYWE - 04362.00, e ajustado a uma temperatura de 25 °C. Foi esperado aproximadamente 2 minutos para que o sistema entrasse em equilíbrio térmico. A temperatura indicada no termômetro que estava no kit foi anotada.
Para verificar o volume que o gás ocupou a pressão atmosférica e à temperatura indicada no termômetro a coluna de mercúrio foi movimentada para baixo de forma que não...
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