Determinação do Zero Absoluto
I. Objetivos
Determinação do zero absoluto através da extrapolação dos gráficos Pressão X Temperatura e Volume X Temperatura. Obteremos os dados por meio de um programa que simula as transformações em um gás ideal fazendo variar alguns parâmetros e mantendo outros constantes: volume, temperatura, pressão e número de moléculas.
II. Procedimento
Primeiramente baixe e instale o programa 'Ideal gas in 3D' em seu computador. O programa é gratuito e pode ser encontrado no site indicado abaixo ou clicando na figura:
a) Transformação Isocórica
Mantendo o volume constante faça variar a temperatura e veja o que ocorre com a pressão.
Com o cursor faça variar a temperatura e veja o que ocorre com a pressão. Anote quatro grupos de dados e marque na seguinte tabela:
Observações:
1. O volume é constante, assim as quatro linhas deverão ser preenchidas com o mesmo valor.
2. O simulador fornece a temperatura em Kelvin, utilize a expressão para conversão em grau Célsius:
TK = TC + 273,15
3. O simulador fornece a pressão em Pascal, utilize os seguintes dados para conversão:
1,013 x 105 Pa = 1 atm
b) Transformação Isobárica
Mantendo a pressão constante faça variar a temperatura e veja o que ocorre com o volume.
Com o cursor faça variar a temperatura e veja o que ocorre com o volume. Anote quatro grupos de dados e marque na seguinte tabela:
Observações:
1. A pressão é constante, assim as quatro linhas deverão ser preenchidas com o mesmo valor.
2. O simulador fornece a temperatura em Kelvin e em grau Celsius.
3. O simulador fornece o volume em metro cúbico e em litro.
III. Gráficos
a) Gráfico Pressão X Temperatura
Utilizaremos o Excel para a confecção dos gráficos.
O primeiro passo é copiar a mesma tabela aqui apresentada e preencher com os dados recolhidos.
Observe o exemplo:
Para o gráfico usaremos a pressão em atmosfera e a temperatura em grau Celsius.
Escolha no menu 'Inserir' o gráfico do tipo 'Dispersão' (a primeira opção de gráfico):
Ao clicar em 'Dispersão' surgirá uma caixa em branco onde ficará o gráfico e veremos outro menu onde escolheremos a opção 'Selecionar dados':
Clicando em 'Selecionar dados' abrirá uma outra caixa onde escolheremos os valores que formarão o gráfico:
Clique em 'Adicionar' para adicionar os dados, assim abrirá outra caixa para a seleção de dados dos dois eixos do gráfico. Clique em 'Valores de X da série' (clique na caixa onde tem uma flecha na cor vermelha) para escolher os dados do eixo da temperatura:
Agora escolheremos os valores que irão no eixo x clicando no campo indicado na figura acima. Com o cursor marcaremos somente os quatro dados para a temperatura (atenção: escolha a temperatura em grau Celsius). Após a seleção dos valores clique novamente na caixa 'Editar série' no campo onde tem a seta vermelha:
Agora escolheremos os valores que irão no eixo y, o eixo da Pressão. Faremos o mesmo procedimento que escolhemos os valores para a temperatura.
Clique em 'Valores de Y da série' no campo onde há uma seta na cor vermelha:
Selecionaremos os quatro dados da Pressão em atmosfera do mesmo modo que fizemos anteriormente para a temperatura (mais uma vez não selecione a palavra, apenas números). Em seguida clique na caixa 'Editar série' no campo em que há uma seta na cor vermelha:
Agora clique em 'Ok' para concluir a seleção de dados. Na caixa inicial 'Selecionar fonte de dados' clique em 'Ok' para concluir o gráfico (parcialmente, pois falta sua edição):
Formatando o gráfico
Em primeiro lugar eliminaremos a caixa 'Série' clicando na mesma com o cursor e em seguida apertando 'delete' no teclado:
Agora clique com o mouse dentro da área de plotagem. No menu acima abrirá uma caixa de 'ferramentas de gráfico' com as opções: 'design, layout e formatar', clique em 'design':
Ao clicar no menu maior 'ferramentas de gráfico' abrirá um submenu logo abaixo escrito 'layout de gráfico', escolha a primeira opção.
Você verá que na área de plotagem aparecem os campos 'Título do gráfico' e 'Título do eixo' para ambos os eixos.
Para inserir o título do gráfico e o nome dos eixos apenas clique nesses campos e os preencha devidamente. Para o título, escreva 'Transformação Isocórica', para o eixo x escreva 'Temperatura ºC' e para o eixo y escreva 'Pressão (atm)':
Agora clique com o botão direito do mouse em um dos quatro pontos do gráfico. Abrirá um campo de opções, escolha 'adicionar linha de tendência':
Agora seu gráfico possui um traçado (linha de tendência linear) e abrirá uma nova caixa de opções:
Nesta nova caixa de opções, marque em 'Previsão' a opção 'Recuar', deste modo, por extrapolação, vamos recuar a linha de tendência até a mesma cruzar o eixo x (onde a pressão teria valor nulo):
Dependendo dos seus dados você escolherá um número para colocar em 'Recuar' (note que inicialmente está com o número 0), note que escolhi o número '85,0' para recuar. A linha de tendência cruzou o eixo x e o ultrapassou (não há problemas em ultrapassar o eixo x). Ao escolher o valor para recuar, aperte a tecla 'enter' para que o gráfico aceite o valor, caso a linha não cruze o eixo x repita o procedimento até que isto ocorra:
Vamos agora alterar os números do eixo das temperaturas para que fique claro em qual valor a linha de tendência corta este eixo. Na área de plotagem, clique com o botão esquerdo do mouse no eixo das temperaturas e em seguida clique com o botão direito do mouse, abrirá um campo de opções, escolha 'Formatar eixo':
Abrirá uma nova caixa de opções. Em 'Opções de eixo' estará marcado 'Automático' para 'unidade principal', e é isso que iremos alterar:
Em 'Opções de eixo' marque a opção 'Fixo' em 'Unidade principal', aqui você irá alterar o valor, note que está em '50,0' inicialmente:
Neste caso escolhi o valor de '21,0', mas você poderá escolher outro valor mais conveniente, ao escolher um número clique em 'enter' para fazer valer o efeito no gráfico. Note ainda que, a linha de tendência cruza o eixo das temperaturas no valor próximo ao esperado: -273,15 ºC.
b) Gráfico Volume X Temperatura
Repita o mesmo procedimento descrito acima, porém agora para o gráfico do Volume X Temperatura utilizando os dados da segunda tabela. Aqui você deverá utilizar a coluna do Volume na unidade 'Litro' e a Temperatura na unidade 'grau Celsius'.
O título do gráfico será 'Transformação Isobárica' e, repetindo o mesmo procedimento descrito acima, você deverá obter um valor muito próximo de -273,15 ºC para a linha de tendência cruzar o eixo das temperaturas, onde o volume teria supostamente valor nulo.
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Fonte:
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