Lei de Charles – experimento com gás a pressão constante

O que mostra

A lei de Charles afirma que, para uma massa fixa de gás a pressão constante, o volume é diretamente proporcional à temperatura absoluta: V/T = constante. Aqui a pressão não pode mudar porque a gota de mercúrio desliza livremente, e o ar aprisionado sempre suporta a pressão atmosférica mais o peso da gota. O gráfico de V em função da temperatura em graus Celsius é uma reta; prolongada até volume zero, ela corta o eixo da temperatura perto de −273 °C. Daí vêm a escala Kelvin e a ideia de zero absoluto.

Como usar

Ajuste o Volume do gás na temperatura inicial e a Temperatura inicial da água e clique em Aquecer (ou Resfriar para adicionar gelo). Sempre que a temperatura variar cerca de 10 °C, clique em Registrar dados; a tabela converte cada leitura para kelvin e calcula V/T. Depois de cinco ou seis leituras, clique em Desligar chapa e analise o gráfico: marque Prolongar o gráfico até 0 K para ver onde a reta corta o eixo da temperatura. Use Limpar tabela para repetir com outro volume inicial.

Parâmetros que você pode mudar

• Volume do gás na temperatura inicial 2–20 cm³
• Temperatura inicial da água 0–40 °C
• Taxa de aquecimento ou resfriamento 1–10 °C/s
• Prolongar o gráfico até 0 K

Perguntas para explorar

1. Por que a pressão do ar aprisionado não muda enquanto a gota de mercúrio sobe ou desce?
2. Em que temperatura a reta V–t prolongada corta o eixo da temperatura, e o que esse ponto significa?
3. Se o volume inicial de gás for maior, como muda a inclinação do gráfico V–T?