Lei de Mariotte

 

appareil de Mariotte Um gás perfeito é composto por moléculas pontuais que não exercem qualquer interacção à distância. Para um destes gases, a equação de estado é:

P.V = n R.T


P é a pressão, V o volume, n o número de moles do gás, T a temperatura absoluta e R a constante dos gases perfeitos (8,314 103 J/K).
NOTA: em condições normais (T = 273 K, P = 1013 hPa) uma mole de gás ocupa um volume igual a 22,415   l.
Esta equação de estado foi encontrada experimentalmente no século XVIII por Boyle* e por Mariotte*.
A lei é válida para pequenas pressões e longe da temperatura de liquefação do gás. Os gases reais são melhor representados pela Equação de van der Walls.
O aparelho de Mariotte é composto por uma ampola graduada que comunica através de um tubo flexível com um recipiente móvel que se desloca em frente de uma escala graduada. O conjunto contém mercúrio. A medida da diferença do nível de mercúrio entre os dois recipientes permite determinar a pressão do gás contido na ampola graduada.
Devido à toxicidade do mercúrio, este tipo de aparelho foi banido dos estabelicimentos de ensino, podendo ser substituído pelo seguinte dispositivo:
Um cilindro (a preto) fechado, com um êmbolo móvel (a azul) é colocado dentro de uma câmara termostática (a branco). É colocado no interior do cilindro um sensor de pressão.

O applet:
Com os botões de selecção escolher o gás a estudar.
Os botões [+] et [-] permitem modificar o valor do volume do gás, sendo o valor de pressão exibido no quadro.
À esquerda desenha-se:
a) a curva isotérmica P = f(V), com P em hPa, V em cm3.
b) a curva PV = g(V).   P em hPa, V em cm3. O produto PV é divisível por 10.
Poder-se-á igualmente traçar a curva P = h(1/V).
Os valores utilizados são oriundos de medidas em arquivo efectuadas num aparelho de Mariotte, tendo sido apenas convertidos os cm de mercúrio para hectopascal.
Verifique que para as condições experimentais utilizadas, o ar se comporta como um gás perfeito e que o butano se desvia da lei à medida que a pressão aumenta.
Verifique que a compressibilidade diminui quando nos aproximamos da liquefacção. (O n-butano liquefaz-se a - 0, 3°C).
A partir dos dados, encontre o valor de R. (massa volúmica do ar a 0°C 1,293 g/cm3)

Boyle (1627-1691) Físico inglês de origem irlandesa. Publicou, em 1662, a Lei dos Gases Perfeitos.
Mariotte (1620-1684) Físico francês. Estabelece esta lei de forma independente, publicando-a em 1676.

Simulation Numérique de Jean-Jacques ROUSSEAU
Faculté des Sciences exactes et naturelles
Université du Maine - Le Mans
Traduzido e adaptado para a Casa das Ciências por Manuel Silva Pinto e Alexandra Coelho em Março de 2011