Transformação isobárica

Uma transformação isobárica ocorre quando o gás está com uma pressão constante. Por exemplo, se for feito em um ambiente aberto, a transformação será isobárica, pois a pressão será a pressão atmosférica que não mudará.

Nesse caso, a temperatura e o volume é que variam. Dois cientistas principais estudaram como ocorre essa variação nas transformações isobáricas. O primeiro a relacionar o volume e a temperatura dos gases foi Jacques Charles (1746-1823), em 1787, e, depois, no ano de 1802, Joseph Gay-Lussac (1778-1850) quantificou essa relação.

Assim, surgiu uma lei que explica as transformações isobáricas dos gases, que ficou conhecida como Lei de Charles/Gay-Lussac. Ela é enunciada da seguinte maneira:

“Num sistema com pressão constante, o volume de determinada massa fixa de um gás é diretamente proporcional à temperatura.”

Isso significa que se dobrarmos a temperatura, o volume ocupado pelo gás também dobrará. Por outro lado, se diminuirmos a temperatura, o volume do gás também diminuirá na mesma proporção.

Isso pode ser visto em um experimento bem simples. Se colocarmos um balão no gargalo de uma garrafa, ficará aprisionada uma determinada massa fixa de ar. Se mergulharmos essa garrafa em uma vasilha com água gelada, o balão ficará murcho. Agora, se colocarmos em uma vasilha com água quente, o balão irá encher.

Isso acontece porque quando a temperatura aumenta, a energia cinética das moléculas do gás fica maior e a velocidade com que elas se movimentam também aumenta. Assim, o gás se expande, aumentando o volume por ele ocupado, e o balão infla. O contrário ocorre quando abaixamos a temperatura, colocando na água gelada.

Essa relação entre a temperatura e o volume nas transformações isobáricas é dada pela seguinte relação:

V = k
T    

“k” é uma constante, conforme se pode ver no gráfico a seguir:

Observe que a relação V/T sempre dá uma constante:

_V_ =_2V_ =  _4V_
100      200     400

Assim, podemos estabelecer a seguinte relação para as transformações isobáricas:

V_inicial =  V_final
T_inicial        T_final

Isso significa que quando houver alguma mudança na temperatura do gás à pressão constante, poderemos descobrir o seu volume por meio dessa expressão matemática. O contrário também é verdadeiro, sabendo o volume do gás, descobrimos em que temperatura ele está. Veja um exemplo:

“Certa massa gasosa ocupa um volume de 800 cm³ a -23ºC, em uma dada pressão. Qual é a temperatura registrada quando a massa gasosa, na mesma pressão, ocupar um volume de 1,6 L?”

Resolução:

Dados:

V_inicial = 800 cm³
T_inicial = -23 ºC, somando com 273 teremos 250 K (Kelvin)
V_final = 1,6 L
T_final = ?

* Primeiro temos que deixar o volume na mesma unidade. Sabe-se que 1 dm³ equivale a 1 litro. Como um 1 dm³ é o mesmo que 1 000 cm³, depreende-se que 1 litro = 1 000 cm³:

1 L ----- 1000 cm³
x-------- 800 cm³
x = 0,8 L

* Agora, substituímos os valores da fórmula e encontramos o valor da temperatura final:

V_inicial =  V_final
T_inicial        T_final
   0,8_ =  1,6
  250       T_final
0,8 T_final = 250. 1,6
       T_final = 400
                  0,8
        T_final = 500K

* Passando para a escala em Celsius, temos:

T (K) = T (ºC) + 273
500 = T (ºC) + 273
T (ºC) = 500 - 273

T (ºC) = 227 ºC

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Transformação isobárica"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/transformacao-isobarica.htm. Acesso em 18 de setembro de 2021.