BOYLE PRESSAQ E

VOLUME DOS GASES

NUAL DE INSTRUÇ6ES

003913324 - mldan 3302 c o m o

CUIDADOS COM O MITEWIL e

PARA FAZER ESTA MPERIhCIA. SIGA CUIDADOSAMENTE AS INSTRUÇbES DO MANUAL V o d pncin SObW ~ 8 1 8 OsC~aBd08 qU. dW0d tomar. cenos nmteri8is süo dsllcados e q d w w &"ido podi prejudicar a updbncia: ourmsofemwm p e W ss n6ofomndevida- mema Y1IlI~dos. Siga r@m.am.nl.. s cada poso. as Inmnitdesdsste Minu8l e procure n l o d-rdiur nada. O mamnal lncluldo neste "Lit" foi fiiinkioaament. comrolado e Iestrdo. Com ale v d pode6 malirar pdo menos 166 v- todas as expiri&nciasderdlar

COMO USAR ESTE MANUAL

Lendo irna Manual s vendo as figuras. v o d vai fazer elpumsr expriOncias. Tenha sempn um 16N.h d o . pam responder OS teses ou pmencher os espaços em branco. quando n-drio. VOO) pode f8zermd.s ss sxp.i ihelas em seguida ou por mapas, wzinho ou comam*. Sempre que aparecer uma faixa v e m l h a como na figura ao I&, da conbm uma rsspom seque foi penguntdo no Item anteriai. Responda primeim e s6d~w18 confira a msposta. P8m v e d u r se v& aoemou. basta por o d.dt&r (pl6sico lmnspamnti) sobre n talxa.

p6g. 1 - EXPERIMENTOA: VOLUME E PRESSAO DOS GASES

pag. 16 - p6q. 17 -

Montagem A-l Experiancia A-l Montagem A-2 Experiência A-2 EXPERIMENTO B: MEDINDO A PRESS~U DO SOPRO Montagem 8-1 Experi(ncia B-1 ExperiBncia 8-2 Medindo s preilirio do sopm EXPERIMENTO C: UM MAN6METRO MIJITO SENSIVE' Montagei Ewe r i h~ 1 Expenkicia C-:

Material Suplanatu para w experimentos deste kii: régua mos de barbante; esparadrapo ou l i t crepe: palito de f6sfom; panela; gar raia vazia de refrigerante; cubos d gelo (guarde na geladeira, pois si s&ào usados no ExwUnento C).

Neste experimento você verificará como x relacionam o volume de uma determinada porção de gás e a pressão a que está submetida.

Material Utui ido: wrpo do sargen- to; paraiuso; disco; tubo em U; suporte do tubo em U; tampa do tubo em U; tubo plástico: elástico; escala Você deverá trabalhar sobre uma mesa aue wssa ser molhada. A mesa dive &ar encostada a uma pa- rede (ou armário ou estante), na qual você pssa pregar um percevejo, desde que a parede (ou armário ou

I estante) chegue &o

MONTAGEM A '

Roqueie o p 1 maior do corp o disco na ponta 4

Encaixe o ssrgcoto na fenda infe- 2 r i o r do suporte do hibo em U. Deixe de lado este conjunto: por enquanto.

orificio o e lixe

3 Leia este passa até o Fi antes de execud-10.

Você deverá mohtar a escala no tubo em U. Proceda na seguinte ordem: 1) passe uma alça do elástiw pelo orifi- cio inferior da escala; 2) passe o ramo maior do tubo em U por den- r0 dessa alça. MAS ATENÇAO: a xtremidade do ramo maior do tubo em U deve fkar um poueo abaixo do

orificio superior da escaia: 3) sem mover o tubo em U dessa posif", passe a outra alça do elástico pelo orificio superior da escala; 4) passe finalmente o ramo maior do tubo em U por essa alça do elástico: a escala está montada no tubo em U. Acerte a extremidade do ramo maior do tubo em U no nivel O ('zero) da esca 'a da direita.

Fixe o sargento na beirada da mesa, bem próximo da parede.

Encaixa w m cuidado o tubo em 5 u n o suporte do tubo em U. -

ATEWXO: é importante que a 6 distância ente o teto da saia e a ponta do rp8ommor do lubo em U seja màior que 2.10 melros.

Se a sala onde você estiver traba- lhando for muito baixa e não preen- cher esta condição, modifique a m,ontagem, prendendo o wgento no P di mesa. Nesse caso. encaixe o sargento na fmda vertical do suporte do tubo em U. Regule a altura do conjunto no pé da

mesa, de modo que ad&ância entre o teto da sala E a mnfa do ramo menor do tubo em U rrb maior que 2,lO mctms.

Ajuste a escala na posição em que 7 a extremidade do ramo maior co+cida exatamente com o O (zero) da.escala gravada na direita.

PONTA M) RAMO MAIOR

Encha um copo com água e colo- 8que-o sobre a mesa. Ponha no chão uma bacia (ou - balde), bem debaixo do copo.

90 tn@$liáíco tem 2.50 mctros de comprimato. M i a uma dis-

tância de 20 cm a partir de uma das pontas e wrtc o tubo plástico nesse lugar.

qdapte o pedaçomaior do tubo ~lástico (com 2.30 mctros) no

ramo menor do tubo em U. ATENÇAO: se o tubo plástico esti- ver enrugado. mergulhe-o por alguns instantes em águamorna -

Leia os passos 11, 12 e 13 até o fun antes de com-.

Retire o tubo em U do suprte. 1 l ~ a g u l h e no copo de água o seu ramo maior (wm a exala). A r pire pela ponta livre do tubo plásti- co, aié a c h a de água todo o tubo em U e o tubo plbstim.

ATENÇAO: I) C iniportante manter a boca no mesmo nível da água do wpo, quando estiver aspirando; 2) não deve haver bolhas de ar no tubo em U e no tubo de plástico depois de cheios de água Se houver, rrvazie os ~ b o s e acha-os novamente.

bando o tubo de plástico e o 1 A tubo em U estiverem cheios de água (sem bolhas), tampe imediata- mente com o dedo a extremidade liwe do tubo plástico.

Retire o tubo em U de wpo e 13 encaixe* no suportw~m segui- da, mantendo tampada a ponta do tubo plhstiw, leve-a dL 8 dum do nível i0 da esuL da d k i u Quando a ponta do tubo plástico estiver nesse nível, destampe-a. Fmndo isto, vão ocorrer duas coisas: I) a água do ramo maior do tubo em U vai chegar até a marca 10 da escala da direita; 2) um.pouw de água do tubo plástico vai sair por sua exm- midade livre, devendo ser recolhida na bacia.

Mantenha a -idade do xbo plhico nwnas altura tal

que a água do rama maior do tubo em U permanqa*nai&a .i& Nesta situação, prenda o tubo plástico na parede com um pedaço de espara- drapo. Voa deverátamar a extre- midade do ramo maior,.wm a iam- pinha. Para evitar que, durante essa operacão, o nível da água no ramo . . maior se modifique, mfqque um pe- daço de arame ou alfmete dentro da tampinha e encaixe-a na extremi- dade do ramo maior. Uma vez encai- xada a tampinha, retire o arame (ou

"a@,$ ARAME

Rewne uma tua de papo1 com 15 2 melros de wmprimento (ou então cole várias folhas de papel uma às ouaas). Trace divises nessa tira de papel, de 5 em 5 cm, desde O cm até 200 (2 metros).

Em seguida, cole na parede (ou Vocè deverá fixar um percevejo armário ou estante) essa tira de ' no alto da parede e amarrar o papel graduada. IMPORTANTE: a arbante no percevejo, de tal moda ponta infeiior da tira de papel (traço oldana Tique acima do traw O em) deve estar no mesmo nível que do papel graduado.

traço 200 cm da tira de papel graduada acostar no teto. você necessita fazer a monta- gem indicada na página 3.

1 16 Monte a alça na roldana e amarte 10 cm de barbante na

11 alça.

1

.~ -. cê necessita agora- de 5 me- 2;::

1 s de barbante. Passe uma C.2 das pontas desse barbante pela m!- ?,. dana, deixando-a pendurada. Prenda z, a outra ponta do barbante na extre- &= midade do tubo plástico, usand~fua..,,,

. .. -i adesiva. g ~ & s 7: ::a

ATENCAO: nio nanarre o h&&- -

no tubo pliaico; enxugue a extremi- dade do tubo plástico. ponha junto a ela a ponta do barbante e depois a - role por cima um paiaço c de- siva Wansparente (agora esparadrapo). .

EXPERIÊNCIA A-I

Segure a ponta livre do barbante e 1 solte o esparadrapo que prende o tubo plástico na parede. Puxando pelo barbante, ajuste a altura do tubo plástico, de modo que o nível. da igua na ponu da hibo plástico que está presa w b a r h t e coincida com o O (rem) do papel graduado. Quando o & u b plástico estiver nesta posição, prenda-o novamente na pa- rede. com esparadrapo.

Observe o nível da água no no tubo plástico coincida com 2 maior do tubo em U (leia o valor o valor 50 cm do papel graduado. na m a l a da direita). Esse valor é: Fixe o tubo plástico sobre a parede,

nessa altura. Observe o nível de água no ramo maior do tubo em U.

I I 7

Se v o e não obteve este valor, verifi- que: 1) se a ponta do ramo nuior do tubo em U coincide exatamente com o O (zero) da escala da direita: 2) se a ponta do ramo menor e o .nível da água no tubo plástico coincidem com o O (zefo) do papel gmdu.do. O valor 10 indica o volume de u

luna B, I.' linha (volume de ar no ramo maior do tubo em U quando o tubo plástico está na marca O cm do papel graduado).

0 QUE ACONTECEU?

1 Quando v& subiu o tubo plás- > de valor0 em para o valor50 nível da no m o nuior

uiua>mu:

1 subiu

] desceu

correspondente a 5 0 em de agua , l@li . ~. ., . . . .. 2 . .

Suspenda o tubo plástico pelo 3 barbante e f i e o nível de água do tubo na altura de 100 cm (I melro), 150 em e 200 em (2 metros), sucessi- vamente. Meca em cada caso ovah-

Isto significa que o whme de ar medem presoaoniboemUeanote 2que estava preso no ramo maior essas medidas do volume nas linhas do tubo em U correspondentes damlmu B.

aumentou

dllnmuiu O QUE ACONTECEU?

A medida que você elevou o tubo ATENCAO: é Importante fazer kl- plástico, o volume ar preso no turas precisas na escala da direita tubo (aumentou. (que indica o volume de ar pleso no ramo maior do tubo em U). Por

Anote o va ly do volume de ar no exemplo, se o nível da água estiver tubo em Ullido na escala da direita) como na iieura abaixo. você deve ler

8 na colmu B do q. I, na linhá I&& de volume de ar. a

COMO, POR QUE7

Quando o tubo plástico (a ' 1 do tribo piáatico) estava no

(zero) do papel ~psbiadn, a,,,,,- i o seguinte. -

ar aunosférico exmia pressão re a água do tubo plástico (pres- atmosférica). O mesmo aconte- com o ar que ficara preso no o maior do tubo em U quando fora üunpado: este ar exercia

ssão sobre a água existente no -. mterior do tubo em U. Essa pressão eia igual à pressão atmosférica. Como, nos dois extremos da água, a pressão era a mesma (igual H pressão atmosférica), a água não se movi- mentava.

2Qumdo o tubo plástico foi I---'- ao nível 50 & plppl @M

aconteceu o seguinte: o ar ati rico continuou a exercer pressão (pressão aunoflerica) sobre a água do tubo plástico. Mas o peso da água contida nos 50 cm de tubo plástico (que ficaram para cima do

nível 0) também exerceu presséo sobre o restante da água do tubo plástico e do tubo em U. O ar que es- tava no interior do tubo plástico foi

Quando você elevou o tubo plásti- 3 co, você uimemou, assim a pres- são exercida sobre a água (e, portan- to, sobre o ar no interior do tubo em U). Nestas condiçóes, o v 0 1 ~ de ar no interior do tubo em U dimi- nuiu. Portanto, você já pode concluir que

a l ã o submetido a uma nova pres- são. Pressionado (e impedido de sair, pela tampa), o ar do tubo em U diminuiu de volnrne.

um aumento de pressão sobre uma dada quantidade de gás (o ar) pro- voca (um aumento, --ma diminuição) de volume.

ime~dwar do tubo

i%

Descr>k da parede o papel gra L duado e cole-o novamente, a Ocmdcdinticiadochio.

1 Voc6 deverá agora faar o sar- -genlo num lugar alto, de tal mo& aue a wnta do iamo menor do tubo em tl iique airunsntc m nível MO (2 meuos) do papel graduado. Para isso, prenda o sargento em algum apoio (na beirada de uma estante ou vratcleira no DC de uma cadeira colocada sobre um armário, por exemplo). Dependendo do apoio que você escolher, encaixe o sar- gento na fenda horizontal ou vertical do suporte do tubo em U.

to N í o C a e o n ó b m o d a d e l ~ a

roideria, salvo se v& EXPERII~NCIA A-2 mudar todo o conjunto. . 5 i

1 Mantenha inicialmente a Hguado tubo plástico. no nível 20Q d o

papel graduado e observe o vdipnc dc u preso no ramo maior do tuba em U. O valor desse volume é10: ele eká anotado no corresoondente a

,na lhha e água. -

OUADRO 2

A B

ALTURA QO VOLUME DE AR TUBO PI-A~TICO (no ramo maior

(nlvel da água1 do tubo em U)

2DO cm t o

150cm

1Wcm

50 cm

O cm

Em seguida, coloque a água do 2tubo plástico nas alturas 150 em, 100 cm, 50 em e O m Em cada uma das alturas, prenda a ponta do tubo plástico na parede com esparadrapo. O b s e ~ e , em cada caso, o volume de ar no ramo maior e anote os resulta- dos na linha correspondente do quadro.

O QUE ACONTECEU?

A medida que voa6 abaixou o tubo C plástico, o volume de ar preso no tubo em U (aumentou. I diminuiu).

Quuido o tubo piásti i estava no 1 nível 200 em do papel graduado, a pressão atmosférica atuava sobre a água na ponta aberta do lubo plás- tico e o ar do tubo em U exercia pressão no outro sentido (igual à

pressão atmosférica).

Quando o tubo plástico Foi levado 2 ao nível I50 cm do papel gradua- do, o ar atmosférico continuou a exercer pressão sobre a água do tubo plástico. Mas, agora foi a coluna de água acima do nível L50 que exerceu pressão sobre a água abaixo do 150. Assim, a pressão exercida pelo ar existente dentro do tubo em U

somou ao peso da água acima do nível 150, para equilibrar a pressão atmosfé- rica.

Como a pressão do ar dentro do tubo precisou ser somada à pres-

são da água para equilibrar a pres- são atmosférica, isto significa que a pressão do ar no tubo em U ficou

(aumentada, diminuída). 1 1

abaixou o tubo 7 PILSUIV, VUIT diminuiu assim a pressão exereida sobre o ar no inte- rior do tibo em U. Nestas condi- @e% o voluriu & ar no interior do tubo em U aumentou. Portanto, v& pode wncluir que uma diamuiqib da pnssão sohre um gás (o ar) provoca (um aumento, uma diminu- volmae.

MEDINDO A PRMO Do SOPRO

Neste ex~er iment você wnstruirá um man6metr0, ou aparelho para medir pressòes. Usando esse manó- mem, você poderá medir a pressão que o seu pulmão t capaz de exercer.

Material U W i o : suporte do tubo em U; sargento; tubo em U; escaia: elániw; tubo plástico.

. MONTAGEM E1 .I&* r

Retire o tubo plástiw longo do 1 tubo em U. Para isso, é mais prá- 'co empurrar o tubo plástiw w m % . palito de fósforo.

Fixe o sargento na kksd e &ti& 4

2 o tubo em U com a escala. Acerte o O (zero) da escala da direita w m n extremidade do ramo maior do tubo em U. Encha wm água o mbo em U r é 6 nível 10 da escala da direita.

,oloque . .,.rpa no ramo maior do tubo em U, usando arame ou alfine- te.

Adapp&:o ~ 1 6 p q u u u . d o tubo (oom 20 a) no rimo

d6.tubo em U.

O QUE ACONTECEU? 1. O nível da água: I O s1 COMO, POR QUÉ?

O d ~.

'.&vCI:, .

tubo em U estava sujeite à Tesma pressão (prcssãq aimosférica). O nível da água, lido na escala da esquerda, acusava 1.0, isto !. uma Umobcrh l d .

Qumdo você isoopmu, a pressão dos seus ~ulmões somou-se à m- são am&rérica e pmvomu i m a diminuiçm do volume de ar no tubo em U. Fazendoa leitura na&& esquerda, vocè pode saber a pressão total (pressão amosférica + pressão que seus ~ulmões são capazes de exercer). ~ & a conhecer a p;essão do seu sopro. fa$a a experiência seguin.

1'4 te.

EXPER~NCIA &2 Medindo a pressão do sopm

Assopre agora pelo tubo plástico ' a>m a maior f o rp posável e veja até que nível você consegue pressio- nar o ar no ramo maior do tubo em U. Faça as leituras na exala da esq&

ATENÇAO: Esta escala está gra- duhda em "atmosferas locais" (uni- da4e de pressão), desde o valor 0.4,

embaixo, até m (inffiitohem cima. Se necessário, você pode fazer leitu- ras mais defalhadas; por exemplo, se o nível da água ficar entre os valores 1.2 e 1,3, você pode ler 125.

leitura efetuada no giudro A, na Imha correspondente

. 0. (você).

g a um teste com seus compa- ~eiros, para verificar até onde

eles conseguem levantar o nível da água Anote os respectivos valores da pre& na wluoa A, nas linhas wrrespondentes A 2.' pessoa, 3.. pessoa, 4.. pessoa.

A wluna B já traz o valor da pressão atmosférica. Para conhe-

cer a pressão do seu sopro, basta fazer a subtração A-B (valor da co- luna A - valor da coluna B). Por exemplo, se você tiver pressionado o ar até o nível 1,3 (lido na escala da esquerda), a subtração será: 1,3 - I = 0.3. Isto significa aue a oressão exeriida pelos &us puhôes C de 0.3 atmosferas locais (aproximadamente 113 da pressão atmosférica local).

EXPERIMENTO C:

Neste experimento você consttuirá um manômetro bastante sensível, w m o áual será oossível medir pequenas bariações de pressão. Material UtUiiQ: sargento: tubo em U; suporte do tubo em Ú; tubo plástico (pedaço menor); rolha fura- da: tubinho de vidro.

MONTAGEM C- l

1 Fixe o sargento na mesa e monte o tubo em U w m a escala. Acerte

o O (zero) da e s u l . da direi com a ponta do ramo maior do tubo em U. Encha com água o tubo em U até o nível 10 da escala da direita. Intro- duza a ponta livre do tubo plástico no orificio da rolha. A ligação entre o tubo plástico e a rolha é feita atra-

TUBINHO

gure a garrafa de refrigerante o gargalo e tampe-a com a

roina, introduzindo ao mesmo tempo um oalito de fósforo entre a rolha e a

da garrafa. O palito deixa uma pequena fresta, por onde escapa o ar enquanto você introduz a rolha

vés do iubimho & vidro. (figura na página seguinte). ATENÇAO: dmn ver néo coloque ATENÇAO: m segure na g a n i a a tampinha no tubo em U. 15

~ ~

Esta experiência só pode ser reali- zada se a temperatura-ambiente for inferior a36*C. Se a temperatura for superior a 36*C, pisoc db*nmote pan i raperibicia c-2

Envolva a garrafa com as mãos e fique observando o nível da água no

i 6 ramo maior do tubo em U.

O QUE ACONTECEU?

O nível da água no tubo em U: subiu

[1 desceu

não se movimentou

:OMO, POR QUÉ?

Se o nível da água no ramo maior subiu, é porque a pressão exercida

3bre a água no ramo menor - (aumentnu. diminpiu).

*Se a ,.,.são exercida sobre a L água do ramo menor aumentou, C porque a pressão do ar existente na garrafa e notubo plástico (aumentou, diminuiu), empurrando a água no tubo em U.

3 A pressão -- I. na garrafa .. ..- tubo blástico aumentou íaoesar

do aumento de volume). Isto w'deve a um .ummtO&tmipn<iur Quando você envolveu a garrafa com as mãos, v o e aqueceu o ar que

estava no seu interior. levando-o. aproximadamente, à temperatura do seu corpo (normalmente ao redor de 370C).

4Você percebeu assim que o au- mento da temperatura de um gás

(o ar) provoca (um aumento, uma diminuiçio) do seu volume, que por sua vez oca- siona -- (um aumento, uma di ç%) da pres- são exercida por t is.

Seu manômetro é extremamente sen- sível, pois eie acusa pequenas dife- renças de pressão, provocadas por pequenas variações de temperatura. Mesmo nos dias bem quentes, com temperatura próxima a 30°C. você observa uma elevação do nível de água no tubo em U (correspondente ao aquecimento do ar até a tempera- tura do seu corpo).

E X P E R ~ N C I A C-2 Espere que a água no ramo maior do tubo em U atinja o nível 10 e mergu-

Coloque água (de preferência gela- lhe então a garrafa na panela. Fique da) numa panela, até 3 cm da borda observando o nível da água no ramo Em seguida, ponha vários cubos de maior do tubo em U. gelo dentro da água.

I O QUE ACONTECEU? ~. garrafa e do tubo .pi&Pó6ii&W O nível daáguano tuboenrU: M U

uma diminuição), da . subiu cida sobre a água do IUMffiU:

, ,.

desceu não se modificou I I

-~

COMO? POR QUÊ?

Sé o nivel da água no ramo maior 1 desceu, foi porque a pressào exer-

cida sobre a água no ramo menor (aumentou, diminuiu).

assim, você pode concluir que uma diminuifio de tSmperPhira

do ar que se encontrava dentro d