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Transformação isobárica

Química

Na transformação isobárica dos gases, a pressão permanece constante e o volume aumenta ou diminui proporcionalmente à variação da temperatura.
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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.”

Charles e Gay-Lussac estudaram as transformações isobáricas

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.

Experimento de balão na garrafa para demonstrar a relação entre temperatura e volume

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.

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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:

Gráfico de transformação isobárica segundo a lei de Charles e Gay-Lussac

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:

VinicialVfinal
Tinicial        Tfinal

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:

Vinicial = 800 cm3
Tinicial = -23 ºC, somando com 273 teremos 250 K (Kelvin)
Vfinal = 1,6 L
Tfinal = ?

* 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:

VinicialVfinal
Tinicial        Tfinal
   0,8_1,6
  250       Tfinal
0,8 Tfinal = 250. 1,6
       Tfinal = 400
                  0,8
        Tfinal = 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

Em uma transformação isobárica, o volume das moléculas do gás aumenta com o aumento da temperatura
Em uma transformação isobárica, o volume das moléculas do gás aumenta com o aumento da temperatura

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 20 de outubro de 2019.

Lista de Exercícios
Questão 1

Um gás no estado 1 apresenta volume de 14 L, pressão de 5 atm e temperatura de 300 K. Qual será o volume do gás em um estado 2 se a temperatura for dobrada à pressão constante?

  1. 0,14 L.

  2. 7 L.

  3. 28 L.

  4. 32 L.

  1. 2520000 L.

Questão 2

Em uma pressão constante, um gás é aquecido até que seu volume inicial de 150 L dobre. Se a temperatura inicial do gás era de 20ºC, qual deve ser a temperatura final na escala kelvin?

  1. 40.

  2. 586.

  3. 233.

  4. 313.

  1. 273,025.

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