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Transformação Isobárica

Por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça Esses cientistas estudaram as transformações isobáricas e criaram a primeira Lei de Charles e Gay-Lussac

Esses cientistas estudaram as transformações isobáricas e criaram a primeira Lei de Charles e Gay-Lussac

Definição conceitual de transformação isobárica

O primeiro cientista a realizar experimentos envolvendo a relação entre o volume e a temperatura dos gases foi o físico francês Jacques Alexandre César Charles (1746-1823). Porém, quem passou a quantificar essa relação foi o químico francês Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850).

Ambos chegaram à mesma conclusão: o volume e a temperatura dos gases são diretamente proporcionais. Isso pode ser visualizado e entendido por meio de uma experiência simples: ao colocarmos uma garrafa, com um balão em seu gargalo, em uma panela contendo água quente, veremos que o balão encherá. Isso significa que, com o aumento da temperatura, houve aumento do volume ocupado pelas moléculas do gás. No entanto, se colocarmos a garrafa com o balão em uma panela com água fria, veremos o balão murchar. O ar, que é o gás analisado, se contrai e ocupa um volume menor com a diminuição da temperatura.

Um balão inserido em uma garrafa, colocado em um recipiente com água quente, encherá com o aumento do volume do gás dentro dele. Ao ser colocado na água e gelo, ele murchará, pois seu volume diminui

Atenção: é interessante lembrar queo volume aumenta, mas a quantidade de partículas do gás é a mesma. O que ocorre é que, com o aumento da temperatura, aumenta-se também a energia cinética das partículas que irão se movimentar com maior velocidade, expandindo-se e aumentando o volume. O contrário também é verdadeiro:com a diminuição da temperatura, a energia cinética das partículas diminui e elas se movimentam mais devagar, contraindo-se e, consequentemente, diminuindo o volume.

Na transformação isobárica, quando se aumenta a temperatura, o volume aumenta; mas a quantidade de partículas não

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Por meio de experimentos mais exatos, pode-se determinar exatamente qual é essa proporcionalidade entre a temperatura e o volume do gás à pressão constante. Criou-se, assim, a primeira Lei de Charles e Gay-Lussac, que diz:

Definição conceitual da lei de Charles e Gay-Lussac

Em termos matemáticos, temos:

Fórmula matemática da lei de Charles e Gay-Lussac

Onde:

V = volume ocupado pelo gás;
T = Temperatura termodinâmica do gás;
k = constante de proporcionalidade do gás.

Pela expressão matemática acima, vemos que o volume e a temperatura variam na mesma proporção direta. Ou seja, se dobrarmos a temperatura, o volume também dobra; se diminuirmos pela metade a temperatura, o volume também cairá pela metade; e assim sucessivamente. Portanto, a divisão dessas duas grandezas dá uma constante entre elas, que é simbolizada pela letra k.  

Seja qual for a variação sofrida pelo volume e pela temperatura, a constante será sempre o mesmo valor, assim, podemos dizer que:

V1=V2     ou        Vinicial  =Vfinal
   T1      T2                        Tinicial        Tfinal

Isso significa que é possível descobrir qual será o volume quando alterarmos o valor da temperatura; desde que saibamos os valores do volume e da temperatura iniciais e qual foi a alteração na temperatura. O mesmo pode ser conseguido para a temperatura final se soubermos qual é o volume final.

O gráfico da variação do volume em relação à temperatura, com pressão e massa fixa, para um gás, é sempre uma reta, conforme pode ser visto abaixo:

Representação gráfica da transformação isobárica segundo a lei de Charles e Gay-Lussac

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