O que é a Lei de Boyle-Mariotte?
A lei de Boyle-Mariotte (muitas vezes referida simplesmente como lei de Boyle) afirma que a pressão absoluta e o volume de uma determinada quantidade de gás confinado são inversamente proporcionais se a temperatura permanecer constante em um sistema fechado.
Em outras palavras, o produto da pressão pelo volume é constante para uma dada massa de gás confinado enquanto a temperatura for constante. O método tem o nome de Robert Boyle, publicado em 1662, e de Edme Mariotte, que posteriormente realizou o mesmo experimento e o publicou na França em 1676, que desconhecia na época o trabalho de Il.
De acordo com a lei formulada pelos dois cientistas: Em um diagrama pressão x volume, a temperatura constante, se o gás é perfeito, o produto da pressão pelo volume deve ser constante. Existe uma temperatura na qual um gás real aparentemente obedece à lei de Boyle-Mariotte. Essa temperatura é chamada de temperatura Marriott.
Comparação dos dados brutos de Boyle e o modelo {\displaystyle PV=k}{\displaystyle PV=k}.
A relação entre pressão e volume foi observada pela primeira vez por dois cientistas amadores, Richard Towneley e Henry Power. Boyle confirmou suas descobertas e publicou os resultados. De acordo com Robert Gunther e outras autoridades, o assistente de Boyle, Robert Hooker, construiu o equipamento para o experimento. A Lei de Boyle foi baseada em experimentos com ar, que ele considerava um fluido de partículas em repouso entre pequenas molas invisíveis. Na época, o ar ainda era considerado um dos quatro elementos da alquimia, embora Boyle discordasse. O interesse de Boyle pode estar em entender o ar como um elemento essencial da vida;[4] por exemplo, ele publicou sobre o crescimento de plantas sem ar.
O físico francês Edme Mariotte (1620-1684) descobriu a mesma lei independentemente de Boyle em 1676, embora Boyle já tivesse publicado os dados em 1662. Por isso, a lei é chamada de lei de Boyle-Mariot ou simplesmente lei de Mariot. Mais tarde, em 1687, em Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, Newton mostrou matematicamente que se um fluido elástico composto de partículas estacionárias tivesse uma força repulsiva entre elas que fosse inversamente proporcional à sua distância, a densidade seria proporcional à pressão.
Mas esta prova matemática não é uma explicação física da relação observada. O que era necessário não era uma teoria estática, mas uma teoria dinâmica fornecida por Maxwell e Boltzmann dois séculos depois.
Sua definição – A lei pode ser assim definida:
Para uma quantidade fixa de um gás ideal mantido a uma temperatura constante, a pressão P e o volume V são inversamente proporcionais (o dobro de um, o dobro da outra metade).
Relação com a Teoria Cinética e Gases Ideais
A lei de Boyle-Mariotte afirma que, a temperatura constante, para uma massa de massa fixa, a pressão absoluta e o volume de um gás são inversamente proporcionais. A definição da lei também é um pouco diferente: o produto do volume pela pressão é sempre constante.
A maioria dos gases se comporta como gases ideais a pressões e temperaturas moderadas. A tecnologia do século XVII não conseguia produzir altas pressões ou temperaturas extremamente baixas. Como tal, a lei parece ser irrestrita no momento da publicação. À medida que os avanços tecnológicos permitiram pressões mais altas e temperaturas mais baixas, os desvios do comportamento do gás ideal tornaram-se aparentes, e a relação entre pressão e volume só poderia ser descrita com precisão usando a teoria do gás ideal. [7] O desvio está relacionado ao fator de compressibilidade.
Robert Boyle (e Edmay Marriott) só conseguiu essa lei experimentalmente. Esta lei também pode ser obtida teoricamente com base na existência de átomos e moléculas e assumindo colisões perfeitamente elásticas (ver teoria da dinâmica dos gases). No entanto, essas suposições encontraram enorme resistência na comunidade científica positivista da época e foram vistas como construções puramente teóricas sem a menor evidência observacional.
Daniel Bernoulli derivou a lei de Boyle-Mariotte em 1737-1738 usando as leis de Newton aplicadas no nível molecular. Permaneceu negligenciado até por volta de 1845, quando John Waterston publicou uma publicação descrevendo os principais princípios da teoria cinética. Isso foi rejeitado pela Royal Society. O trabalho posterior de James Prescott Joule, Rudolf Clausius e especialmente Ludwig Boltzmann estabeleceu firmemente a teoria cinética dos gases e focou na teoria de Bernoulli e Waterston.
Debates entre os defensores da energética e do atomismo levaram Boltzmann a escrever um livro em 1898 que foi criticado até seu suicídio em 1906.
Einstein em 1905 mostrou como a teoria da dinâmica poderia ser aplicada ao movimento browniano de partículas em fluidos suspensos, o que foi confirmado por Jean Perrin em 1908.
