Professor: Marcelo Jr. 2º Ano 11/03/13

Física Hidrostática: Pressão Atmosférica

Aula: 02

A camada de ar que envolve a Terra, denominada

Atmosfera, é constituída de um conjunto de gases como nitrogênio, oxigênio e vapor d’água. Esse aglomerado de substâncias possui massa e é atraído pela Terra por causa da atração gravitacional. Por ter peso, a atmosfera exerce uma pressão sobre os corpos presentes na superfície de nosso planeta, denominada pressão atmosférica.

Essa camada de ar que envolve o planeta não é uniforme; é mais densa próximo a superfície (troposfera) e vai se rarefazendo à medida que se distancia (da estratosfera à exosfera). Para ser ter uma ideia, a 9 km de altitude, próximo dos limites da troposfera, a concentração de ar é três vezes menor do que na superfície.

Portanto, a pressão atmosférica varia de acordo com a altitude.

Figura 1 – Divisão da atmosfera terrestre: a pressão atmosférica diminui com a altitude.

A maior pressão atmosférica é obtida ao nível do mar (altitude nula). Para qualquer outro ponto acima do nível do mar, a pressão atmosférica é menor.

Uma das primeiras tentativas bem-sucedidas de medir a pressão atmosférica foi realizada pelo italiano Evangelista Torricelli, no século XVII. Suas descobertas permitiram a criação dos barômetros (aparelho que efetua medida de pressão) de elevada importância em grande número de atividades atualmente, como na aviação e na previsão do tempo.

De modo simplificado, o experimento de Torricelli, realizado ao nível do mar, constituiu em encher completamente um tubo fino de vidro com mercúrio, metal líquido, de símbolo químico Hg. Torricelli tampou a extremidade livre do tubo e virou-o em uma cuba contendo também o mesmo material.

O mercúrio contido no tubo tende a descer por

causa de seu peso ( ) e, se o fizer, será criado vácuo

na extremidade superior do tubo. O ar do ambiente, por sua vez, exerce pressão sobre a superfície livre do líquido contido na cuba. Assim, o mercúrio do tubo escoa na cuba até que reste no tubo uma massa de mercúrio cujo peso é capaz de equilibrar o peso do ar

( ) sobre a superfície do líquido na cuba. Torricelli mediu a altura da coluna de mercúrio no tubo e encontrou 76 cm.

Figura 2 – Experimento de Torricelli.

Considerou, então, tal valor como a medida da pressão atmosférica ao nível do mar. Portanto, se a

pressão atmosférica ao nível do mar equilibra uma coluna de 76 cm de mercúrio, dizemos:

A pressão atmosférica ao nível do mar é igual a 76 cm Hg

Esse valo de pressão, 76 cm Hg, pode também

ser expresso em milímetro, como é mais comum observar nos barômetros, ou ainda na unidade atmosfera, símbolo atm, definida por:

76 cmHg = 760 mmHg = 1 atmosfera (atm)

Obs: se o experimento de Torricelli fosse

realizado no alto do Everest, que tem pressão atmosférica aproximadamente três vezes menor do ao nível do mar, a altura da coluna de mercúrio seria também reduzida à terça parte, ou seja:

76 cmHg : 3 25 cmHg = 1/3 atm

Figura 3 – Monte Everest.

Nos eventos relacionados a pressão atmosférica, costuma-se expressar as medidas, na maioria das vezes, em atmosfera (atm) ou bar, unidades que aproximadamente se equivalem:

1 bar 0,9869 atm ou 1 bar = 1 atm

A pressão média, com estudamos, é obtida pela

relação entre o módulo da força aplicada ( ) e a érea de

aplicação ( ), e, por isso, pode ser expressa na unidade kgf/cm². Esse valor, de 1 kgf/cm², corresponde, aproximadamente, ao valor da pressão atmosférica de 1 atm. Portanto, podemos escrever:

1 kgf/cm² 1 atm = 76 cmHg

A medida de pressão pode ainda ser expressa na

unidade N/m², componente do SI, também denominada de pascal (Pa). A relação entre kgf/cm² e N/m² ou Pa, é:

1 kgf/cm² N/m² = 1 Pa

A tabela abaixo resume as conversões aproximadas entre as principais unidades de medida de pressão.

Fatores aproximados de conversão entre unidades

de medidas de pressão

Kgf/cm² cmHg atm N/m² Pa bar psi 1 76 1 1 1 14

Os manômetros (medidores de pressão) utilizam

a pressão atmosférica como referência, medindo a diferença entre a pressão do sistema e a pressão atmosférica. Tais pressões chamam-se pressões manométricas. A pressão manométrica de um sistema pode ser positiva ou negativa, dependendo de estar acima ou abaixo da pressão atmosférica. Quando o manômetro mede uma pressão

manométrica negativa, ele é chamado de manômetro de vácuo.

No manômetro utilizado em postos de gasolina (os médicos usam um sistema semelhante) para calibração de pneus, a unidade de medida é o psi (libra por polegada ao quadrado) que corresponde a, aproximadamente, 0,07 atm. Assim, a pressão lida no mostrador - 26 psi - é igual a 1,8 atm, aproximadamente.

Teste Seu Conhecimento

Questão 01 (PUC-SP) – Estudando a pressão

em fluidos, vê se que a variação da pressão nas águas do mar é proporcional à profundidade h. No entanto, a variação da pressão atmosférica quando se sobe a montanhas elevadas, não é exatamente proporcional à altura. Isto se deve ao seguinte fato:

a) A aceleração gravitacional varia mais na água que no ar.

b) A aceleração gravitacional varia mais no ar que na água.

c) O ar possui baixa densidade. d) O ar possui baixa viscosidade. e) O ar é compressível. Questão 02 (UFU-MG) – Um garoto toma

refrigerante utilizando um canudinho. Podemos afirmar, corretamente, que ao puxar o ar pela boca o menino:

a) reduz a pressão dentro do canudinho b) aumenta a pressão dentro do canudinho c) aumenta a pressão fora do canudinho

d) reduz a pressão fora do canudinho e) reduz a aceleração da gravidade dentro do

canudinho Questão 03 (UFRS-RS) – O fato de um

centímetro cúbico de mercúrio pesar aproximadamente 14 vezes mais do que um centímetro cúbico de água permite concluir que a pressão atmosférica é capaz de sustentar uma coluna de água cuja altura mais aproximada é igual a:

Dado: 1 atm = 760 mmHg a) 0,7 m b) 1 m c) 7 m d) 10 m e) 100 m Questão 04 (VUNESP-SP) - Numa experiência

com o barômetro de Torricelli foi utilizado um tubo de vidro que possuía uma torneira adaptada na parte superior. Com o barômetro devidamente montado (torneira fechada) a pressão atmosférica foi lida como 740 mmHg. Inadvertidamente, a torneira foi aberta e rapidamente fechada. A coluna de mercúrio desceu 38 cm. Nessas condições, na superfície livre do mercúrio dentro do tubo, a pressão, em mm de Hg, é de:

(a) zero (b) 380 (c) 360 (d) 400 (e) 74 Questão 05 (VUNESP) – Um fazendeiro manda

cavar um poço e encontra água a 12m de profundidade. Ele resolve colocar uma bomba de sucção muito possante na boca do poço, isto é, bem ao nível do chão. A posição da bomba é:

a) ruim, porque não conseguirá tirar água alguma do poço;

b) boa, porque não faz diferença o lugar onde se coloca a bomba;

c) ruim, porque gastará muita energia e tirará pouca água;

d) boa, apenas terá de usar canos de diâmetro maior;

e) boa, porque será fácil consertar a bomba se quebrar, embora tire pouca água.

Questão 06 (FUVEST) – Quando você toma um

refrigerante em um copo com um canudo, o líquido sobe pelo canudo, porque:

a) a pressão atmosférica cresce com a altura, ao longo do canudo;

b) a pressão no interior da sua boca é menor que a densidade do ar;

c) a densidade do refrigerante é menor que a densidade do ar;

d) a pressão em um fluido se transmite integralmente a todos os pontos do fluido;

e) a pressão hidrostática no copo é a mesma em todos os pontos de um plano horizontal.

RESPOSTAS: 01 – e; 02 – a; 03 – d; 4 – b; 5 – a;

6 – b.

Figura 4 – Monômetro.