Síntese
Explicação do princípio subjacente à medição da pressão atmosférica, fazendo referência à experiência realizada por Evangelista Torricelli (1608 - 1647), que desenvolveu o primeiro barómetro para medir a pressão atmosférica.
Palavras-chave
- Pressão
- Atmosfera
- Barómetro
- Pressão Atmosférica
Objectivos de aprendizagem
A aprendizagem neste tópico envolve os seguintes objectivos:
- Compreender o funcionamento do Barómetro
- Identificar o princípio subjacente à medição da pressão atmosférica
Pré-requisitos
O seguinte conhecimento é essencial para a compreensão deste tópico:
- Conceito de pressão
O instrumento usado para medir a pressão atmosférica designa-se por barómetro, e o seu princípio de funcionamento foi descoberto por Evangelista Torricelli (1608 - 1647).
Torricelli usou um longo tubo de vidro fechado apenas numa das extremidades, encheu-o totalmente com mercúrio e emergiu a extremidade aberta em mercúrio contido num recipiente, tendo cuidado para que durante este procedimento não entrasse ar para o tubo.
Fig. 1 – Esquema da experiência realizada por Torricelli.
O tubo com mercúrio ficou assim na vertical, com a abertura em contacto com o mercúrio contido no recipiente. Torricelli observou que a coluna de mercúrio desceu, medindo agora 0.76 m desde a superfície do mercúrio no recipiente, até ao topo da coluna. Na parte superior do tubo que ficou sem mercúrio, praticamente não existe ar, logo a pressão no ponto C é nula.
Como os pontos A e B se encontram ao mesmo nível, a força por unidade de área que ambos sentem é a mesma, ou seja, os dois pontos possuem a mesma pressão. No caso do ponto A, a pressão é devida à força gravítica associada à coluna de mercúrio, e no ponto B, em contacto com ar, a sua pressão é igual à pressão atmosférica.
Assim, basta calcular a pressão em A, de modo a se conhecer o valor da pressão atmosférica. A pressão devido a uma coluna vertical de fluido é dada:
P = ρ × g × h
Sendo a densidade do mercúrio e a aceleração da gravidade iguais a 13.6×10-5 kg/m3 e 9.8 m/s2, respectivamente, o valor da pressão atmosférica é:
P = 13.6 × 103 × 9.8 × 0.76
P = 1.013 × 105 Pa
Este valor equivale a 1 atmosfera, ou seja, 1 atm e também a 760 torr, que são outras unidades usadas para medir a pressão. Deste modo, define-se 1 atm como sendo a pressão equivalente a uma coluna de mercúrio com 0.76 m de altura, à temperatura de 0º C e ao nível do mar.
A altura da coluna de mercúrio varia com a mudança de pressão atmosférica, logo a altura pode ser calibrada de modo a se construir uma escala para medir a pressão atmosférica. A pressão atmosférica varia não só devido a fenómenos meteorológicos, mas também com a altura do solo, decrescendo à medida que a altitude aumenta.
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