Qual foi a descoberta de Robert Boyle em relação à transformação isotérmica?

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• O que diz a lei de Boyle sobre a transformação isotérmica?
• Qual foi a descoberta de Robert Boyle?
• Qual foi o experimento de Boyle?
• Quem descobriu a transformação isotérmica?

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Campus Bagé
Laboratório de Física II – Roteiro de Atividades
Profa. Márcia Maria Lucchese 
	
	Campus Bagé
Laboratório de Física II – Roteiro de Atividades
Profa. Márcia Maria Lucchese 
A transformação Isotérmica – a Lei de Boyle – Mariotte
Experimento
A transformação Isotérmica – a Lei de Boyle – Mariotte
1. Introdução Teórica:
	O pesquisador experimentalista inglês, Robert Boyle (1627 – 1691) descobriu que, se a temperatura de uma quantidade fixa de gás for mantida constante, então a pressão exercida pelo gás é inversamente proporcional ao volume ocupado pelo gás (pαV-1). Esta observação é conhecida como Lei de Boyle (1). 
Pela Lei de Boyle sabe-se que: 
po Vo = p1 V1
po Vo = p1 V1 = p2 V2 = p3 V3 =...= pn Vn= constante
	Esta relação é rigorosamente satisfeita para gases ideais e tem seu valor aproximado para gases reais. 
	Neste experimento a pressão p total é a adição algébrica da pressão atmosférica po mais uma sobrepressão manométrica p, provocada pela compressão produzida ao girar-se o manípulo empurrando o êmbolo.
p1 = 	po + Δp
História: 
	A relação entre pressão e volume foi primeiramente observada por dois cientistas amadores, Richard Towneley e Henry Power. Boyle confirmou a descoberta de ambos e publicou os resultados. De acordo com Robert Gunther e outras autoridades foi Robert Hooke, assistente de Boyle, quem construiu os aparelhos para os experimentos. As leis de Boyle são baseadas em experimentos com ar, que ele considerou ser um fluído de partículas em repouso entre pequenas molas invisíveis. Naquela época, ar ainda era considerado como um dos quatro elementos, embora Boyle discordasse.
	O físico francês Edme Mariotte (1620–1684) descobriu a mesma lei independentemente de Boyle em 1676, embora Boyle já houvesse publicado os dados em 1662. Portanto esta lei referida como Lei de Boyle-Mariotte ou simplesmente como Lei de Mariotte. 
2. Objetivo:
Nesta atividade iremos verificar a Lei de Boyle – Mariotte analisando a compressão de ar em uma seringa. 
3. Material: 
1 tripé com haste e sapatas niveladoras, 1 haste metálica com 400mm, 1 painel posicionador, parafuso micrométrico com escala espelhada e manípulo, 1 seringa de vidro resistente com escala volumétrica, 1 válvula, 1 tubo de conexão, 1 manômetro com fundo de escala 2kgf/cm2. 
4. Esquema: 
5. Procedimento: 
5.1 Para realização desta atividade é necessário conhecer primeiro o volume inicial de gás (ar) contido no interior do sistema: manômetro, seringa, tubo de conexão, etc. Para isto é necessário realizar o seguinte procedimento:
	a) denomine de Vo o volume inicial, não importando qual seja seu valor; 
	b) girando o manípulo um certo número de voltas se obtém uma redução de ΔV no volume V1 que será: 
V1 = 	Vo – ΔV,
	c) da mesma forma altera-se o valor da pressão:
p1 = 	po + Δp,
Pela Lei de Boyle sabe-se que: 
	po Vo = p1 V1 , substituindo, encontra-se: 
po Vo = (po + Δp)(Vo – ΔV)
Vo = ΔV (po + Δp) / Δp
5.2 Abra a válvula e eleve o êmbolo da seringa introduzindo uma determinada quantidade de ar no sistema. 
5.3 Feche a válvula confinando o volume Vo. 
5.4 De três voltas no manípulo e preencha a tabela 1 com o valor do volume ocupado pelo gás. Ao comprimir gradualmente o gás confinado dando três voltas no manípulo a cada leitura, variando assim o volume ΔV. A cada volta do manípulo ocorrerá uma variação de 0,45ml no volume de gás aprisionado. 
Desta forma: 
 ΔV = 3voltas x 0,45ml/volta = 1,35ml
Assim: 
Na primeira medida anote Vo
A segunda medida será o volume inicial encontrado menos 1,35ml: Vo - 1,35
A terceira medida será volume inicial encontrado menos 2,70ml: Vo – 2,70
E assim sucessivamente. 
	Medida n
	Volume (ml)
	Pressão Manométrica (kgf/cm2)
	Pressão total (kgf/cm2)
	0
	Vo
	
	
	1
	
	
	
	2
	
	
	
	3
	
	
	
	4
	
	
	
	5
	
	
	
	6
	
	
	
	7
	
	
	
Tabela 1.
5.5 A cada três voltas no manípulo leia e anote na coluna correspondente da Tabela 1, a pressão indicada pelo manômetro (pressão manométrica). 
5.6 Ao iniciar o processo, o ar no interior da seringa estava submetido à pressão atmosférica. Assim sendo, a pressão total será a soma da pressão atmosférica mais a manométrica, e que pode ser tomada como 1kgf/cm2, aproximadamente. 
5.7 Complete a quarta coluna da Tabela adicionando 1kgf/ cm2, às leituras da pressão manométrica para obter a pressão total.
5.8 Por meio da expressão 
Vo = ΔV (po + Δp)/ Δp, calcule o volume inicial Vo. 
Utilize os valores contidos na tabela 1, lembrando que ΔV = V1 - Vo e que Δp = p1 - po,
Vo =_____________ml
5.9 Substituindo o valor ocupado para Vo na segunda coluna da tabela 1 determine o volume V ocupado pelo gás em cada etapa do experimento. 
	Medida n
	Volume (ml)
	Pressão Total (kgf/cm2)
	Pn.Vn
	Inverso do Volume (1/V)
	0
	
	
	
	
	1
	
	
	
	
	2
	
	
	
	
	3
	
	
	
	
	4
	
	
	
	
	5
	
	
	
	
	6
	
	
	
	
	7
	
	
	
	
Tabela 2.
5.10 Com os dados da tabela construam dois gráficos: pressão x volume e pressão x 1/V. 
5.11 Explique com suas palavras o que você interpreta dos gráficos. 
Questão para você pensar: como você pode obter o trabalho realizado sobre o êmbolo a partir do gráfico pxV? 
 
Bibliografia: 
Halliday Resnick – Física 2 , quinta edição, LTC.
Site: http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Boyle-Mariotte, acessado em 20/11/2013. 
Livro de atividades experimentais, Física experimental, mecânica dos fluidos, conjunto para a Lei de Boyle – Mariotte, com manômetro EQ037C. CIDEPE - Rev. 39.

O que diz a lei de Boyle sobre a transformação isotérmica?

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