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==Introdução teórica==
 
==Introdução teórica==
Aqui vamos estudar um dos fenómenos mais familiares para os alunos de secundário: a lei dos gases perfeitos. Mais espe-cíficamente, a Lei de Boyle-Mariotte, que afirma que a pressão e o volume de um gás são inversamente proporcionais.
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Nesta experiência vamos estudar um dos fenómenos particular da lei dos gases perfeitos: a Lei de Boyle-Mariotte, onde se constata que a pressão e o volume de um gás são inversamente proporcionais mantida a temperatura fixa, ou seja:
  
PV = constante
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PV = constante = nRT
  
Esta relação matemática diz-nos que num gás perfeiro (explicar o que é um gás rarefeito/perfeito?), quando diminuimos o volume, a pressão a que o gás está sujeito aumenta. Este é o princípio de funcionamento de um manómetro.
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Esta relação matemática diz-nos que num gás perfeiro quando diminuimos o volume, a pressão a que o gás está sujeito aumenta.  
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Para realizar a experiência necessitaremos de construir um manómetro para determinar a pressão uma vez que o vulome pode ser determinado por uma medida direta como veremos.  
  
 
(foto de um manómetro)
 
(foto de um manómetro)
  
Um manómetro é instrumento que mede a pressão de gases ou líquidos (?) que estejam dentro de um recipiente fechado. Para perceber um pouco melhor o seu funcionamento, vamos fazer uma experiência em casa.
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Um manómetro é instrumento que mede a pressão de gases ou líquidos. Para pressões baixas e proximas da atmosfera poderemos construir um manómetro simples recorrendo a uma simples coluna de água.  
 
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==A experiência em casa==
 
==A experiência em casa==
  
 
Os ingredientes para esta experiência são:
 
Os ingredientes para esta experiência são:
* Uma seringa grande (definir tamanho)
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* Uma seringa de 100 ml
* Um tubo transparente (loja de bricolaje?)
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* Um tubo plástico flexivel transparente com diametro interior de 4 mm
* Água qb  
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* Água qb
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* Corante alimentar
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* Fita métrica
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* Suporte
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Coloca-se o tubo numa configuração em U e enche-se a meia-altura com a água previamente misturada com um pouco de corante. Une-se a seringa ao tubo, de maneira a que não haja fugas na ligação, podendo usar-se uma cola vulgar de PVC. A seringa deve estar com o êmbolo expandido mas não no fim de escala (~90ml).
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De seguida determina-se para vários valores do volume da seringa (ex. 80 ml a 100 ml) o diferencial na altura das duas colunas de água. Deve-se varrer várias vezes o volume de modo a poder concluir sobre o erro experimental.
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O comprimento do tudo ligado à seringa com ar permite calcular o volume total de ar pela adição com o volume da seringa.
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A diferença entre a altura do liquido permite estabelecer o valor da pressão pela fórmula:
  
Une-se a seringa ao tubo, de maneira a que não haja fugas de interface. Enchemos o tubo com àgua de maneira a que o nível esta esteja à boca da seringa, mas não da outra ponta do tubo (o tubo deve ser fixado asimétricamente). Variando a posição do êmbolo da seringa, estamos a variar o volume do ar dentro dela. O aumento de pressão, e não esquecer que a pressão é uma força por unidade de área, vai empurar a água dentro do tudo. Sabendo a massa de água dentro do tubo podemos estimar a força que a empurra e, consequentemente, a pressão.  
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<math>P_h= \mu gh=K.h</math>
  
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onde a constante K é de 9800 Pa/m ou 9,8 Pa/mm.
 
==A experiência no e-lab==  
 
==A experiência no e-lab==  
  

Revisão das 09h45min de 5 de janeiro de 2016

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Introdução teórica

Nesta experiência vamos estudar um dos fenómenos particular da lei dos gases perfeitos: a Lei de Boyle-Mariotte, onde se constata que a pressão e o volume de um gás são inversamente proporcionais mantida a temperatura fixa, ou seja:

PV = constante = nRT

Esta relação matemática diz-nos que num gás perfeiro quando diminuimos o volume, a pressão a que o gás está sujeito aumenta.

Para realizar a experiência necessitaremos de construir um manómetro para determinar a pressão uma vez que o vulome pode ser determinado por uma medida direta como veremos.

(foto de um manómetro)

Um manómetro é instrumento que mede a pressão de gases ou líquidos. Para pressões baixas e proximas da atmosfera poderemos construir um manómetro simples recorrendo a uma simples coluna de água.

A experiência em casa

Os ingredientes para esta experiência são:

  • Uma seringa de 100 ml
  • Um tubo plástico flexivel transparente com diametro interior de 4 mm
  • Água qb
  • Corante alimentar
  • Fita métrica
  • Suporte

Coloca-se o tubo numa configuração em U e enche-se a meia-altura com a água previamente misturada com um pouco de corante. Une-se a seringa ao tubo, de maneira a que não haja fugas na ligação, podendo usar-se uma cola vulgar de PVC. A seringa deve estar com o êmbolo expandido mas não no fim de escala (~90ml).

De seguida determina-se para vários valores do volume da seringa (ex. 80 ml a 100 ml) o diferencial na altura das duas colunas de água. Deve-se varrer várias vezes o volume de modo a poder concluir sobre o erro experimental. O comprimento do tudo ligado à seringa com ar permite calcular o volume total de ar pela adição com o volume da seringa. A diferença entre a altura do liquido permite estabelecer o valor da pressão pela fórmula:

[math]P_h= \mu gh=K.h[/math]

onde a constante K é de 9800 Pa/m ou 9,8 Pa/mm.

A experiência no e-lab

A montagem da experiência PV.

A experiência do e-lab é semelhante à que é feita em casa, excepto que em vez de água para medir o deslovamen-to/volume, aqui usamos um sensor para medir a pressão com mais precisão. A montagem consiste num cilindro cheio de ar, cujo êmbolo é movido por um pequeno motor electrico. O par cilindro / êmbolo é implementado com uma seringa de 5cc.

Na sala de controlo podemos escolher os volumes inicial e final. Há que notar que podemos correr a experiência como compressão ou expansão. O tempo entre aquisições permite-nos controlar o tempo da experiência. É importante prestar atenção a isto, pois o a lei em estudo só é válida para transformações adiabáticas.

Sala de controlo da experiência.

No final, obtemos uma tabela de resultados em que cada linha corresponde a uma amostra. As colunas que nos interessam são a pressão e o volume.

Exemplo de uma tabela de resultados.

Podemos apresenta-los graficamente:

(Fazer o plot dos dados no excel ou no fitteia)

Podemos representar estes dados na forma de gráfico. Imediatamente vemos uma relação 1/x. Podemos fazer directamen-te o ajuste a esta função.

(fazer o ajuste)

Para além disso, podemos também estudar a constante dos gases perfeitos. R = P*V / n*T