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Transformação isotérmica ou Lei de Boyle

Química

Um gás sofre uma transformação isotérmica quando há a variação da sua pressão e do seu volume, com a temperatura sendo mantida constante. Nesse caso, surgiu a Lei de Boyle, que diz que a pressão e o volume de um gás são inversamente proporcionais.
As transformações isotérmicas constituem a relação entre o volume e a pressão de um gás a uma temperatura constante
As transformações isotérmicas constituem a relação entre o volume e a pressão de um gás a uma temperatura constante
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Em uma transformação isotérmica, provoca-se a variação do volume e da pressão de determinado gás, porém mantém-se a temperatura constante; daí a origem do nome isotérmico (do grego: iso = igual; thermo = calor).

Os cientistas Boyle e Mariotte, de modo isolado, fizeram experiências semelhantes e o resultado obtido foi: à medida que se aumenta a pressão, o volume do gás diminui.

É só pensarmos, por exemplo, no êmbolo de uma seringa. Se aplicarmos uma pressão externa sobre este êmbolo, ou seja, se aumentarmos a pressão, o volume do ar ocupado dentro da seringa diminuirá, e vice-versa.

O volume e a pressão são inversamente proporcionais: no quadrinho da esquerda, a pressão é pequena e o volume ocupado pelo ar é grande. Já no da direita, quando se aplica uma maior pressão sobre o êmbolo da seringa, o volume diminui
O volume e a pressão são inversamente proporcionais: no quadrinho da esquerda, a pressão é pequena e o volume ocupado pelo ar é grande. Já no da direita, quando se aplica uma maior pressão sobre o êmbolo da seringa, o volume diminui
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Isso não é um caso isolado, é algo que se repete com uma regularidade comum para os gases. Por isso, esse fato foi enunciado na forma de uma lei, que pode ser descrita assim:

Lei de Boyle ou Lei de Boyle-Mariotte: Sob temperatura constante, o volume ocupado por determinada massa fixa de um gás é inversamente proporcional à sua pressão.

Isso significa que se dobrarmos a pressão de um gás, seu volume reduzirá pela metade e assim por diante. Quando duas grandezas como essas são inversamente proporcionais, o seu produto é uma constante; desse modo, matematicamente, essa relação pode ser representada assim:

P.V = k

Onde k = constante.

Assim, se em uma primeira situação temos o valor da pressão de determinado gás como sendo P1 e seu respectivo volume como V1, então temos que:

P1 . V1 = k

Se aumentarmos essa pressão para P2, seu volume também será alterado para V2 e novamente teremos que:

P2 . V2 = k

Desse modo, chegamos à conclusão:

P1 . V1 =  P2 . V2

Essa constância pode ser vista pelo exemplo dado na tabela abaixo, das pressões e volumes de um gás com massa fixa:

Representando graficamente esses valores, veremos a formação de uma curva.

Gráfico de pressão x volume de uma transformação isotérmica

A representação gráfica de uma transformação isotérmica será sempre uma hipérbole, independente dos valores da pressão e do volume e da temperatura em que foi realizado o experimento. Essa hipérbole é chamada de isoterma; de modo que, conforme pode ser visto no gráfico abaixo, diferentes temperaturas originam diferentes isotermas.

Gráfico de pressão x volume de transformações isotérmicas com temperaturas diferentes

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

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Transformação isotérmica ou Lei de Boyle"; Brasil Escola. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/quimica/transformacao-isotermica-ou-lei-boyle.htm>. Acesso em 24 de abril de 2018.

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Questão 1

Certa massa de gás hidrogênio (H2) ocupa um volume de 0,760 L, sob pressão de 125 mm Hg, em uma dada temperatura. Qual o volume ocupado pela mesma massa de H2, na mesma temperatura, sob pressão de 0,100 atm?

  1. 1,25 L.

  2. 0,125 L.

  3. 125 L.

  4. 950 L.

  1. 95 L.

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