Artigo: Lei de Boyle, Lei de Charles, Lei de Gay-Lussac
Lei de Boyle
Robert Boyle (1627-1691) realizou experimentos para investigar a relação quantitativa entre a pressão e o volume de um gás. O experimento consistia em inserir uma certa quantidade de gás em um recipiente fechado. Com um bom resultado, ele descobriu que, mantendo a temperatura do gás constante, quando a pressão aumentava, o volume do gás diminuía. Da mesma forma, quando a pressão do gás diminuía, o volume do gás aumentava. A pressão de um gás é inversamente proporcional ao seu volume. Essa relação é conhecida como Lei de Boyle. Matematicamente:
A lei de Boyle também pode ser escrita da seguinte forma:
PV = constante → equação 1
P 1 V 1 = P 2 V 2 → equação 2
O significado da equação 1 é que, a uma temperatura constante (T), se a pressão (P) do gás mudar, o volume (V) do gás também mudará.
de modo que o resultado da multiplicação entre pressão e volume seja sempre constante. Se a pressão do gás aumenta, o volume do gás diminui, ou vice-versa, se a pressão do gás diminui, o volume do gás aumenta; portanto, a multiplicação entre pressão e volume é sempre constante.
O gráfico que representa a relação entre volume e pressão é semelhante à imagem abaixo. Com base nos resultados do experimento, Robert Boyle descobriu que o volume do gás varia de forma irregular, fazendo com que as linhas no gráfico pareçam curvas. A pressão representada no gráfico é a pressão absoluta.
Lei de charles
Cem anos após Robert Boyle descobrir a relação entre volume e pressão, um cientista francês chamado Jacques Charles (1746-1823) investigou a relação entre temperatura e volume de um gás. Com base nos resultados do experimento, ele descobriu que, quando a pressão do gás é constante, o volume do gás aumenta com o aumento da temperatura. Por outro lado, quando a temperatura do gás diminui, o volume do gás também diminui.
As mudanças no volume do gás devido às mudanças de temperatura ocorrem regularmente, de modo que as linhas neste gráfico parecem retas. Se as linhas do gráfico forem representadas até que a temperatura seja mais baixa, então a linha cruzará o eixo em torno de -273 ° C.
Com base em muitos experimentos realizados, constatou-se que, embora a magnitude da variação de volume de cada gás varie,
Quando as linhas no gráfico VT são traçadas para uma temperatura mais baixa, a linha sempre cruza o eixo em torno de -273 ° C. Podemos dizer que, se o gás for resfriado até -273 ° C, o volume do gás será igual a 0. Se o gás for resfriado novamente até que a temperatura esteja abaixo de -273 ° C, o volume do gás será negativo, algo impossível.
Então -273 oC é a temperatura mais baixa que pode ser alcançada. Como a linha cruza o eixo em torno de -273 oDe acordo com o acordo, a temperatura mais baixa que pode ser alcançada é de -273.15. oC. -273.15 oO Celsius é chamado de temperatura zero absoluto e é usado como uma referência de escala absoluta, também conhecida como escala Kelvin. Kelvin é o nome de Lord Kelvin (1824-1907), físico britânico. Nessa escala, a temperatura é expressa em Kelvin (K), e não em Kelvin (°C).oK) graus. A distância entre graus é a mesma que na escala centígrada. 0 K = -273.15 oC e 273.15 K = 0 oC.
A temperatura na escala Celsius pode ser convertida para a escala Kelvin adicionando 273.15, e a temperatura na escala Kelvin pode ser convertida para a escala Celsius subtraindo 273.15. Matematicamente:
T (K) = T ( ° C) + 273.15
T ( ° C) = T (K) – 273.15
T = Temperatura
K = Kelvin
C = Celsius
Se a temperatura for expressa na escala Kelvin, o gráfico acima terá a mesma aparência da imagem abaixo.
Com base neste gráfico, pode-se concluir que, a uma pressão fixa, o volume de um gás é sempre diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. Se a temperatura absoluta do gás aumenta, o volume do gás também aumenta; inversamente, se a temperatura absoluta do gás diminui, o volume do gás também diminui. Essa relação é conhecida como Lei de Charles. Matematicamente:
Volume α Temperatura → Pressão constante
V α T → P constante
O significado da equação 1 é que, a pressão constante (P), se a temperatura absoluta (T) mudar, o volume (V) do gás também mudará, de modo que a razão entre a temperatura absoluta e o volume seja sempre constante. Se a temperatura absoluta do gás aumentar, o volume do gás também aumentará, e vice-versa, se a temperatura absoluta do gás diminuir,
O volume do gás também diminui, portanto a relação entre temperatura e volume permanece sempre constante. A temperatura absoluta do gás é expressa na escala Kelvin. Se a temperatura ainda estiver na escala Celsius, converta-a primeiro para a escala Kelvin.
Lei de Gay-Lussac
Joseph Gay-Lussac (1778-1850) realizou experimentos e descobriu que, mantendo-se o volume de um gás constante, quando a pressão do gás aumenta, a temperatura absoluta do gás também aumenta. Da mesma forma, quando a pressão do gás diminui, a temperatura absoluta do gás diminui. A volume constante, a pressão do gás é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. Essa relação é conhecida como Lei de Gay-Lussac. Matematicamente:
Pressão α Temperatura → Volume constante
P α T → V é constante
O significado da equação 1 é que, a volume constante (V), se a pressão (P) do gás se altera, a temperatura absoluta (T) do gás também se altera, de modo que a razão entre a pressão e a temperatura absoluta permaneça constante. Em outras palavras, se a pressão do gás aumenta, a temperatura absoluta do gás também aumenta, e vice-versa, se a pressão do gás diminui.
A temperatura absoluta do gás também diminui, de modo que a relação entre pressão e temperatura permanece sempre constante.
A temperatura absoluta do gás é a temperatura do gás, expressa na escala Kelvin. Se a temperatura ainda estiver na escala Celsius, converta-a primeiro para a escala Kelvin.
Note que as leis de Boyle, Charles e Gay-Lussac fornecem resultados precisos quando a pressão e a densidade do gás não são muito significativas. Além disso, essas três leis se aplicam somente a gases cuja temperatura não está próxima do ponto de ebulição.
Com base nesse fato, podemos concluir que as leis de Boyle, Charles e Gay-Lussac não se aplicam a todas as condições dos gases. Como não se aplicam a todas as condições reais dos gases, precisamos do conceito de gás ideal. Esse gás ideal não existe no nosso dia a dia. O gás ideal é apenas um modelo ideal, semelhante aos conceitos de gás rígido e fluido ideais. Portanto, assumimos que as três leis dos gases acima se aplicam a todas as condições de gás ideal.
Na resolução de problemas de leis dos gases, a temperatura deve ser expressa na escala Kelvin. Se a pressão do gás ainda estiver na forma de pressão medida, converta-a primeiro para pressão absoluta. Pressão absoluta = pressão atmosférica + pressão medida
