O que é a Lei de Boyle?
A Lei de Boyle estabelece que o volume de uma massa de gás, à temperatura constante, é inversamente proporcional à força que o comprime (pressão). Ele provou que os gases são feitos de átomos exatamente como os sólidos. Mas nos gases os átomos estão mais afastados, de maneira que podem ser comprimidos.
Mas como ele descobriu isso?
Boyle era filho filho de um conde e membro da British Scietific Society (Sociedade Científica Britânica). Durante uma reunião da sociedade, em 1662, Robert Hooke leu um ensaio descrevendo uma experiência francesa sobre a “flexibilidade do ar”.
Os cientistas franceses tinham feito um cilindro de metal firmemente ajustado a um pistão. Muitos homens empurravam o pistão para baixo, comprimindo o ar contido no interior do cilindro. Então soltaram. O pistão pulou para o alto, porém ele nunca chegava a alcançar seu nível inicial. Então os franceses afirmavam que o ar não era perfeitamente flexível. Uma vez comprimido, continuava ligeiramente comprimido.
Robert Boyle afirmou que essa experiência não provava coisa nenhuma e que o pistão que eles usaram estava apertado demais ou solto demais. Então Boyle prometeu criar um pistão perfeito, que iria provar que os franceses estavam errados.
Duas semanas depois Boyle se apresentou diante da sociedade com um grande tubo de vidro em forma de “U” assimétrico. Uma dar pernas do “U” elevava-se acima de 90cm de altura e era fininha. A outra era curta e grossa, e com a saída tapada.
O lado da perna fininha (mais alto) estava aberto. Boyle derramou mercúrio líquido no tubo até que ele recobrisse a parte baixa do “U” e subisse um pouco para os dois lados. Uma grande quantidade de ar ficou presa acima do mercúrio, no lado curto e grosso. Um pistão, Boyle explicou, era qualquer coisa que comprimisse ar. Como esta usando mercúrio para comprimir o ar, não haveria fricção - como tinha acontecido na experiência dos franceses.
Então Boyle anotou o peso do pistão de vidro e traçou uma linha no vidro onde o mercúrio tocava a bolsa de ar preso. Boyle derramou mercúrio líquido na perna longa do lado mais alto do seu pistão até o encher completamente. Agora o mercúrio subiu além da metade do lado mais curto. O ar preso tinha sido comprimido a menos da metade de seu volume original pelo peso ou força (pressão) do mercúrio.
Boyle traçou uma segunda linha na câmara mais curta para marcar o novo nível do mercúrio no interior - marcando o volume comprimido do ar preso.
Então ele escoou o mercúrio através de uma válvula na parte baixa do “U” até que o pistão e o mercúrio pesassem exatamente o mesmo que pesavam no início. O nível do mercúrio voltou à sua linha inicial. O ar retido tinha voltado exatamente ao ponto que estava inicialmente. O ar era perfeitamente flexível.
Boyle continuou com as experiências e percebeu que quando ele dobrava a pressão num bloco de ar aprisionado, seu volume era reduzido pela metade. Quando triplicava a pressão, o volume era reduzido a um terço. A mudança do volume do ar comprimido era sempre proporcional à mudança na pressão que comprimia o ar. Ele criou uma simples equação matemática para descrever esta proporcionalidade.
T α 1/V
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