O Zero Absoluto
Autor: Professor Fabio | Publicado: 2012-07-07T20:45:00-03:00









Gás Ideal&nbsp;



&nbsp; &nbsp; &nbsp;Em Física costuma-se utilizar um modelo teórico como forma de tornar os problemas mais simples para sua resolução e, em um momento posterior, se necessário, adequá-lo as condições reais. Você já deve ter &nbsp;visto no enunciado de um exercício a expressão "considere uma vaca um ponto material" (sempre que as dimensões do corpo em movimento puderem ser desprezadas, dizemos que o corpo se comporta como um ponto material, ou seja, é uma idealização).



&nbsp; &nbsp; &nbsp;Um gás ideal (ou gás perfeito) é um modelo teórico cujo comportamento é muito próximo de um gás &nbsp;real. Quanto menor for a pressão e maior for a temperatura, melhor será essa aproximação.




&nbsp; &nbsp; &nbsp;Para um gás ideal admitimos que:





as moléculas movem-se desordenadamente, havendo a cada instante um grande número e moléculas movendo-se em todas as direções;
as moléculas não exercem ação mútua (isto é, não exercem forças umas sobre as outras), a não ser durante as eventuais colisões;
as moléculas chocam-se elasticamente (não perdem energia nos choques) umas com as outras e com as paredes do recipiente.











&nbsp; &nbsp; &nbsp;Entre os séculos XVII e o XIX verificou-se experimentalmente que vários gases tinham um comportamento térmico semelhante. Dentre os cientistas que estabeleceram as regras para o comportamento dos gases perfeitos podemos citar: Robert Boyle, Jacques Charles, Louis Joseph Gay-Lussac e Paul Emile Clapeyron (respectivamente na figura abaixo).
















A Escala Kelvin










Pressão X Temperatura



&nbsp; &nbsp; &nbsp;Dentre as experiências realizadas uma delas consistiu em observar a variação da pressão de um gás em função da temperatura, mantendo constante o seu volume.









&nbsp; &nbsp; &nbsp;Quando aumentamos a temperatura o gás expande, desta forma a pressão do recipiente aumenta pois os choques das partículas com as paredes do recipiente (pressão é uma força aplicada sobre uma área) são mais intensas. Quando diminuímos a temperatura o gás contrai e a pressão diminui.



&nbsp; &nbsp; &nbsp;Se fizermos um gráfico da pressão (P) em função da temperatura (T) obteremos o seguinte resultado:











&nbsp; &nbsp; &nbsp;Usando-se quantidades diferentes de gases diferentes, obtêm-se retas de inclinações diferentes, como mostrado na figura (V3 &gt; V2 &gt; V1).



&nbsp; &nbsp; &nbsp;Observe que se prolongarmos o gráfico (extrapolação) até o ponto em que esta cruzaria com o eixo da temperatura, ou seja, o ponto em que a pressão supostamente se anularia, obteríamos o valor de - 273,15 °C.









&nbsp; &nbsp; &nbsp;O que os cientistas da época teriam imaginado para o significado dessa pressão nula?










Volume X Temperatura



&nbsp; &nbsp; &nbsp;Agora imaginemos um experimento em que faremos variar a temperatura de uma certa quantidade de gás fazendo variar sua temperatura, desta forma manteremos a pressão constante.



&nbsp; &nbsp; &nbsp;Quando aumentamos a temperatura o gás se expande, assim seu volume aumenta. Quando diminuímos a temperatura o gás contrai, diminuindo seu volume.



&nbsp; &nbsp; &nbsp;Se fizermos um gráfico do volume (V) em função da temperatura (T) obteremos o seguinte resultado:









&nbsp; &nbsp; &nbsp;Usando-se o mesmo gás, porém a diferentes pressões, obtêm-se retas de inclinações diferentes, como mostrado na figura (P3 &gt; P2 &gt; P1).



&nbsp; &nbsp; &nbsp;Do mesmo modo que fizemos no gráfico Pressão X Temperatura se prolongarmos a reta recuando até a mesma encontrar o eixo da temperatura, obteríamos o mesmo valor de - 273,15 ºC, este ponto indicaria um volume nulo. Mas se o gás contido no recipiente possui massa, como pode ter volume nulo?
















Conclusões



&nbsp; &nbsp; &nbsp;Quanto à primeira questão levantada " O que os cientistas da época teriam imaginado para o significado dessa pressão nula?", a explicação foi a seguinte: com a diminuição da temperatura, as moléculas do gás possuem cada vez menos energia cinética, assim há a redução das colisões das moléculas com as paredes do recipiente e consequentemente diminuindo a pressão. Quando o gás chegasse à temperatura de - 273,15 ºC, as moléculas do gás estariam em completo repouso, não exercendo pressão alguma.









&nbsp; &nbsp; &nbsp;Perceba que isso é um problema teórico pois jamais as moléculas de qualquer gás em um recipiente estarão completamente paradas, sempre haverá um mínimo de movimento (mesmo o movimento dos elétrons ao redor do núcleo atômico).



&nbsp; &nbsp; &nbsp;Quanto à segunda questão "Mas se o gás contido no recipiente possui massa, como pode ter volume nulo?", da mesma maneira é um problema teórico. Como o gás possui massa e, assim. ocupa lugar no espaço, jamais terá volume nulo. Não é o volume que se anula nessa temperatura, mas sim a energia cinética de suas moléculas.







&nbsp; &nbsp; &nbsp;Deste modo, William Thomson (1824 - 1907), o lorde Kelvin, utilizou estas ideias e propôs, em 1848, uma nova escala termométrica, que foi chamada de escala Kelvin ou escala absoluta, estabelecendo a menor temperatura possível para um sistema, que denominou zero absoluto.









&nbsp; &nbsp; &nbsp;A escala Kelvin é a escala oficial do Sistema Internacional de Unidades, e o kelvin é uma das sete unidades base do SI. Na 13ª Conferência Geral de Pesos e Medidas, realizada em 1967, adotou o nome kelvin (cujo símbolo é K) em lugar de "grau kelvin".

&nbsp; &nbsp; &nbsp;Observação: nos exercícios costuma-se aproximar: 273,15&nbsp;≈&nbsp;273.










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Fontes:&nbsp;



CALÇADA, Caio Sérgio &amp; SAMPAIO, José Luiz. Física, volume 2. São Paulo: editora atual, 2005.



VILLAS BÔAS, Newton; DOCA, Ricardo Helou; BISCUOLA, Gualter José. Física, volume 2. São Paulo: editora saraiva, 2010.



http://cienciahoje.uol.com.br/blogues/bussola/a-2018lista-de-desejos2019-de-robert-boyle/




http://www.sciencephoto.com/media/224313/enlarge




http://www.scientificlib.com/en/Physics/Biographies/JosephLouisGayLussac01.html




http://annales.org/archives/x/clapeyron.html




http://www.e-escola.pt/topico.asp?id=542




http://rudi.t15.org/ciencia/temps/kelvin.htm




http://www.praticandofisica.com.br/fases-da-fisica/breve-historia-da-termodinamica-a-segunda-lei.html




http://fisicaleyesdelosgases.blogspot.com.br/2010/10/leyes-de-los-gases.html




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