Pressão atmosférica

O Experimento de Toricelli

O físico e matemático italiano Evangelista Torricelli (1608 - 1647) construiu o primeiro barômetro que é um aparelho que mede a pressão atmosférica.

Primeiramente ele encheu com mercúrio um tubo de vidro, até aproximadamente a altura de 1 metro (Fig. 1), e fechou a extremidade. Em seguida ele virou o tubo e mergulhou sua extremidade num recipiente contendo mercúrio (Fig. 2). Ao destampar a extremidade do tubo a coluna baixou um pouco (Fig.3), ficando com uma altura de aproximadamente 76 centímetros acima da superfície do mercúrio no recipiente.

Na parte superior do tubo formou-se um vácuo quase perfeito. Na realidade existe ali a formação de uma pequena quantidade de vapor de mercúrio. No entanto a pressão desse vapor pode ser desprezada. Assim, no ponto A a pressão é praticamente nula:

Pela lei de Stevin temos:

Os pontos C e B pertencem ao mesmo líquido e estão no mesmo nível; assim:

p_C = p_B                              (II)

mas a pressão no ponto C é a pressão atmosférica:

p_C = p_atm                           (III)

De I, II e III temos:

p_atm = dgh

onde d é a densidade do mercúrio e

h = 76 cm = 0,76 m

Supondo g = 9,8 m/s² e sabendo que a densidade do mercúrio é , temos:

Experimentos posteriores mostraram que a altura da coluna de mercúrio não é sempre 76 cm. Esse valor só é obtido no nível do mar. à medida que nos afastamos da superfície da Terra, (isto é, quando a altitude aumenta) a altura da coluna diminui. Isto significa que à medida que a altitude aumenta, a pressão atmosférica diminui. No alto de uma montanha certamente a pressão atmosférica é menor do que no nível do mar.

O valor obtido na equação IV (pressão no nível do mar) é chamado valor normal da pressão atmosférica.

Unidade de pressão 

No Sistema Internacional de Unidades a unidade de pressão é o pascal (Pa):

1 Pa = 1 pascal = 1 N/m²

no entanto na prática são usadas outras unidades, inspiradas no experimento de Torricelli.

Uma delas é a atmosfera (atm). Uma atmosfera é o valor da pressão normal dado pela equação IV:

Outra é o centímetro de mercúrio (cm Hg) que é a pressão exercida por uma coluna de mercúrio de 1 cm, num local em que a gravidade tem seu valor normal (9,8 m/s²). Assim:

Podemos usar também o milímetro de mercúrio (mm Hg) que é a pressão exercida por uma coluna de mercúrio de altura 1 milímetro num local em que a gravidade tem seu valor normal.

O milímetro de mercúrio é também chamado de torricelli (torr):

O CANUDINHO DE REFRESCO

Como o líquido sobe pelo canudinho? (Fig. 4)

Ao "chuparmos" o líquido, o que fazemos é diminuir a pressão no interior de nosso pulmão.

Com isso, a pressão atmosférica fica maior do que a pressão no interior de nossa boca e desse modo, a pressão atmosférica "empurra" o líquido pelo canudinho.

(Fig. 4)

Equilíbrio de Líquidos Não Miscíveis

Se colocarmos dentro de um recipiente dois líquidos imiscíveis (que não se misturam) A e B (Fig. 5) observaremos que após ser atingido o equilíbrio, o líquido mais denso fica em baixo. Assim, se a situação da Fig. 4 for uma situação de equilíbrio podemos garantir que a densidade de B (d_B) é maior do que a densidade de A (d_A):

d_B > d_A

Vasos Comunicantes

Quando um tubo em U aberto (Fig. 6) contém um único líquido em equilíbrio, o líquido fica no mesmo nível nos dois lados. No entanto, se dentro do tubo tivermos dois líquidos imiscíveis (Fig. 7) podemos ter níveis diferentes nos dois lados.

Fig. 6	Fig. 7

Exemplo 1

Dois líquidos imiscíveis A e B estão em equilíbrio no interior de um tubo em U como ilustra a figura. As densidades de A e B são, respectivamente:

d_A = 0,60 g/cm³ e d_B = 0,80 g/cm³

Calcule o desnível h

Resolução

Calculemos as pressões nos pontos X e Y usando a lei de Stevin:

mas os pontos X e Y são pontos pertencentes a um mesmo líquido e estão no mesmo nível. Portanto as pressões nesse dois pontos devem ser iguais:

p_x = p_y

p_atm + d_AgH = p_atm + d_Bgh

d_AgH = d_Bgh

d_AH = d_Bh

(0,60) (40) = (0,80) h

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