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A lei de Boyle pode prever a pressão?
Use uma medição real inicial para prever pressões posteriores e depois teste essas previsões no mesmo ensaio com a seringa.
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Learning Outcomes
Usar P1V1 = P2V2 para prever a pressão em três volumes posteriores.
Comparar previsões com medições usando a diferença absoluta e o erro percentual.
Avaliar um modelo científico útil sem exigir concordância perfeita.
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Activity Content
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Um modelo deve fazer uma previsão testável
7 min
Um modelo científico se torna mais útil quando não apenas explica o que já aconteceu, mas faz uma previsão que podemos testar. A lei de Boyle pode fazer exatamente isso: a partir de uma pressão e de um volume iniciais, ela prevê a pressão após comprimir o mesmo gás a uma temperatura aproximadamente constante.
Hoje você não construirá dois gráficos nem completará um relatório longo. Use uma medição inicial, faça três previsões numéricas e compare-as com medições do mesmo ensaio real.
Modelo de previsão
P_1V_1=P_2V_2
\qquad
P_2=\frac{P_1V_1}{V_2}
P1 e V1 são a pressão e o volume iniciais. V2 é o novo volume e P2 é a pressão prevista.
A equação ideal usa pressão absoluta e o volume total ocupado pelo gás, com a mesma quantidade de gás a uma temperatura aproximadamente constante. As informações disponíveis sobre o laboratório não indicam se o visor do LabQuest mostra pressão absoluta ou manométrica. Nesta atividade, use de modo consistente a pressão exibida e o volume indicado na escala da seringa como medidas de trabalho. O gás no tubo ou no sensor pode acrescentar um volume que não aparece na escala da seringa. Isso ajuda a explicar por que o teste é aproximado, e não uma correspondência exata com a equação ideal.
O que você espera quando as previsões forem comparadas com medições reais?
Meça o ponto inicial e faça previsões
16 min
Use a seringa de 60 mL, ensaio 1. Abra o laboratório e pare na leitura inicial de 60 mL. Registre essa pressão abaixo e mantenha a aba do laboratório aberta. Antes de continuar o vídeo, calcule as pressões previstas em 45, 30 e 20 mL.
Seu ponto inicial
Copie o número grande da pressão ao lado de kPa; ele aparece em vermelho na interface atual. Se o visor usar vírgula decimal, use um ponto decimal no campo numérico.
Observação sobre a tela do laboratório: a introdução pode mencionar pressão e temperatura. Neste ensaio de Boyle, o volume da seringa muda, a pressão é medida e a temperatura é considerada aproximadamente constante.
Abra o ensaio 1 e mantenha-o aberto
Abra o laboratório e selecione a seringa de 60 mL, ensaio 1.
Na primeira pausa, leia
P1emV1 = 60 mL.Volte a esta atividade sem fechar a aba do laboratório.
Ainda não avance: primeiro complete as três previsões da tabela.
Qual pressão inicial P1 você observou em 60 mL?
Para cada linha, calcule a pressão prevista usando P prevista = P1 × 60 ÷ novo volume. Guarde o resultado completo da calculadora para a comparação posterior, mas digite cada previsão arredondada para 0.1 kPa. Complete as três previsões antes de voltar ao laboratório; não as edite depois de ver as medições.
Três previsões antes de medir
Calcule e registre as três previsões antes de continuar o vídeo.
| Novo volume mL | Pressão prevista kPa |
|---|---|
Teste as previsões com o ensaio
12 min
Retorne à aba do laboratório que você manteve aberta. Continue o mesmo ensaio e registre as pressões em 45, 30 e 20 mL. Depois complete a diferença absoluta |prevista − observada| e o erro percentual em cada linha.
Neste teste de sala de aula, considere uma previsão próxima quando seu erro percentual for no máximo 5.0%. Esse critério relativo permite uma comparação mais justa entre diferentes níveis de pressão. É uma regra de trabalho explícita, e não uma especificação universal de exatidão.
Continue sem mudar de ensaio
Use a mesma sequência do ensaio 1 que começou em 60 mL. Para avançar, use o botão real Decrementar en 5 mL (em português, “diminuir 5 mL”) e leia a pressão antes de diminuir novamente o volume. Se você fechou a aba, reabra o ensaio 1, reinicie em 60 mL e siga a mesma sequência; não mude para o ensaio 2 ou 3.
Em cada linha, use o P1 registrado para calcular novamente P1 × 60 ÷ novo volume com toda a precisão da calculadora. Não altere a previsão arredondada registrada acima. Compare o valor previsto sem arredondamento com a pressão observada para calcular diferença absoluta = |prevista − observada|; depois calcule erro percentual = diferença absoluta ÷ pressão observada × 100. Arredonde apenas os valores informados: a diferença absoluta para 0.1 kPa e o erro percentual para 0.1%. Aplique a regra de 5.0% à porcentagem não arredondada.
Teste as previsões registradas
Use as previsões acima sem alterá-las. Acrescente cada observação, diferença absoluta e erro percentual.
| Novo volume mL | Pressão observada kPa | Diferença absoluta kPa | Erro percentual % |
|---|---|---|---|
Qual é o maior erro percentual? Digite seu valor e indique o volume e a diferença absoluta correspondentes.
Qual volume ou quais volumes têm os menores erros percentuais? Cite-os, aplique o critério de 5.0% e compare-os com a linha de maior erro identificada.
Avalie o modelo, não apenas um número
10 min
Não espere que as três previsões concordem igualmente bem com as medições. Nesta atividade, uma previsão atende ao critério quando seu erro percentual é ≤ 5,0 %. Um erro maior não demonstra, por si só, que a lei de Boyle seja falsa nem revela o que causou a diferença.
Entre as possíveis explicações estão:
- a resolução da leitura do vídeo ou a resposta do sensor;
- uma mudança de temperatura ou um vazamento;
- o gás no tubo e no sensor, cujo volume não aparece na escala da seringa.
Com apenas um ensaio, essas explicações são hipóteses, não conclusões. Se você propuser uma, use uma expressão cautelosa, como “poderia ser causada por...”.
Conte as linhas da tabela cujo erro percentual seja ≤ 5,0 %. Quantas são? Escolha a contagem que corresponde às três linhas.
Escreva exatamente cinco frases, uma para cada item:
1. Equação: escreva a equação usada para calcular as previsões.
2. Verificação: escolha uma linha e informe o volume, a pressão prevista e a pressão observada.
3. Comparação: informe o menor e o maior erro percentual e o volume correspondente a cada um.
4. Hipótese: proponha uma possível causa de uma diferença usando linguagem cautelosa, como “poderia”.
5. Veredito: indique quantas linhas têm erro ≤ 5,0 % e decida se, neste ensaio, o modelo foi útil em todas as linhas, apenas em algumas ou em nenhuma.