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Gay-Lussac: a pressão aumenta quando um gás é aquecido?
Observe um ensaio real de Gay-Lussac e use algumas linhas de dados para decidir como a pressão muda quando um gás em volume fixo é aquecido.
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Learning Outcomes
Observar o ensaio remoto de Gay-Lussac e descrever como pressão e temperatura mudam juntas.
Usar quatro linhas de dados reais para sustentar uma afirmação qualitativa.
Distinguir uma conclusão baseada em evidências de uma previsão inicial.
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Activity Content
Preview only. In a class session, students can fill in responses and submit their work to the teacher.
Primeiro, imagine o gás dentro do recipiente
8 min
Pense em uma lata de aerossol deixada perto de um radiador ou dentro de um carro ao sol. Ela está fechada, e suas paredes metálicas quase não permitem que o volume interno aumente. Se o conteúdo ficar quente demais, a lata pode se deformar ou romper. O que muda dentro dela antes disso acontecer? Essa é a questão física por trás do aviso para não aquecer latas de aerossol.
Você não fará esse teste perigoso. Em vez disso, usará um laboratório remoto controlado para compreender a física por trás do aviso. Você observará uma amostra de etanol em um recipiente rígido — um recipiente cujo volume permanece fixo — e descobrirá o que acontece com a pressão quando a temperatura aumenta. Primeiro, usará um modelo simples com quantidade fixa de gás; depois, avaliará até que ponto ele descreve a amostra real.
Um exemplo real, não um experimento para fazer em casa
Um exemplo real, não um experimento para fazer em casa.
Nunca aqueça nem perfure uma lata de aerossol e nunca coloque um recipiente fechado perto de uma chama. O exemplo apresenta a questão; o teste seguro é realizado remotamente no laboratório desta atividade.
A montagem real do laboratório
O ensaio aquece uma amostra de etanol em um recipiente de volume fixo e mostra a pressão e a temperatura durante o aquecimento.
Antes de observar os dados, o que você prevê que acontecerá com a pressão quando a temperatura aumentar?
O recipiente é rígido: seu volume não muda durante o ensaio. Isso evita que a expansão ou compressão do recipiente introduza outra causa para a mudança de pressão.
Explique em uma ou duas frases por que você escolheu essa previsão, levando em conta que o volume permanece fixo.
Observe o ensaio real
12 min
Abra o laboratório a partir desta atividade e faça uma observação da amostra de etanol em volume fixo. Antes de iniciar, prepare duas anotações: perto de 00:30 e de 03:30, você registrará a temperatura em °C e a pressão em kPa.
Abrir o laboratório de Gay-Lussac
A amostra fechada contém sempre a mesma quantidade total de etanol, e o recipiente mantém o volume fixo. O modelo ideal também considera fixa a quantidade na fase gasosa; o laboratório registra temperatura e pressão, não a quantidade presente em cada fase.
Abra o laboratório pelo botão desta atividade.
Na tela de configuração, escolha a única amostra disponível: 0,014 mol de etanol. A interface pode mostrar
0.014 moles ethanol #1.Inicie uma observação, que leva cerca de 4 minutos. Durante o ensaio, registre valores aproximados de temperatura e pressão nos instantes indicados na tabela a seguir.
Volte ao TEACH e complete a tabela antes de continuar a análise.
Leituras do laboratório
Os tempos já estão preenchidos. Copie as leituras observadas nas colunas de °C e kPa. As unidades aparecem nos cabeçalhos.
| Tempo do ensaio (min:s) | Temperatura °C | Pressão kPa |
|---|---|---|
Compare o início e o fim do aquecimento
8 min
Os dois pontos a seguir mostram o início e o fim do ensaio de referência. A temperatura está em graus Celsius, e a pressão, em kPa. Use-os para calcular a mudança entre as duas medições.
Dados de referência
- Medição 1: T = 23,9 °C; P = 87,76 kPa.
- Medição 61: T = 44,6 °C; P = 95,48 kPa.
Calcule as variações. Escreva ΔT = T final − T inicial e ΔP = P final − P inicial, ambas com unidades.
Ao comparar o início e o fim, como a temperatura e a pressão mudam?
O que você faz com sua previsão inicial depois de analisar os dados?
Construa uma conclusão com limites
8 min
Você não precisa demonstrar toda a lei de Gay-Lussac. Complete quatro passos curtos: afirmação com evidência, explicação por partículas, alcance do modelo e limite da aplicação. Para o modelo de partículas, você pode usar estas palavras-chave: temperatura, movimento, colisões, paredes e volume fixo.
A quantidade total de etanol na amostra permanece fixa, mas o etanol pode se distribuir entre as fases líquida e gasosa durante o aquecimento.
Afirmação e evidência. Em duas frases, diga o que aconteceu com a pressão e sustente sua afirmação com os dois pares completos de temperatura e pressão registrados em 00:30 e 03:30.
Raciocínio. Em uma ou duas frases, relacione aquecimento, movimento das partículas, colisões com as paredes e volume fixo.
Alcance do modelo. Use a possível distribuição entre as fases para explicar por que o ensaio não demonstra que o modelo de partículas seja a única explicação possível para a tendência.
Limite da aplicação. Explique por que esta atividade não permite calcular a temperatura ou pressão de ruptura de um recipiente real. Cite uma propriedade do recipiente que não foi testada.