O Pressão atmosférica É causado pelo peso dos gases que constituem a atmosfera na superfície da Terra. A massa da atmosfera é estimada em cerca de 5 x 1018 kg e todos os seres vivos estão sujeitos à pressão que esta massa exerce.
O primeiro a medi-lo foi o cientista italiano Evangelista Torricelli (1608-1647). Ele realizou uma experiência simples, mas muito engenhosa em 1644: ele encheu um tubo de vidro fechado em uma das extremidades com mercúrio, inverteu-o e derramou em um recipiente que também continha mercúrio..
Torricelli observou que o tubo não se esvaziou completamente, mas foi preenchido com mercúrio até uma altura de 76 cm. Surpreso, fez vários testes com tubos de diferentes formatos, obtendo sempre o mesmo resultado..
Dessa forma, Torricelli percebeu que a pressão atmosférica aumentava e manteve a coluna de mercúrio dentro do tubo a uma altura de 760 mm. Desta forma, o valor médio da pressão atmosférica é estabelecido..
Como a pressão é definida como força por unidade de área, as unidades de pressão atmosférica no Sistema Internacional são newton / metro ou pascal, que é abreviado como Pa. Portanto, neste sistema, a pressão atmosférica Patm tem um valor de:
Patm = 101.354,8 Pa
Este é o valor normal da pressão atmosférica a 0 ºC e ao nível do mar.
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Em teoria, o valor máximo da pressão atmosférica está apenas ao nível do mar. Embora haja tanta variabilidade nesse nível, os especialistas precisam definir algum sistema de referência para ajudá-los a determinar seu valor..
Aqui estão os principais fatores que afetam o valor da pressão atmosférica em um determinado local da Terra:
-Altitude: para cada 10 metros de altura, a pressão diminui em 1 mm de Hg. Mas também acontece que a densidade do gás que compõe a atmosfera não é constante. Em princípio, conforme a altitude aumenta, a densidade do ar diminui.
-Temperatura: obviamente, quanto maior a temperatura, a densidade diminui e o ar pesa menos, portanto, o valor da pressão diminui.
-Latitude: a pressão atmosférica é menor nas latitudes equatoriais, porque a Terra não é uma esfera perfeita. A costa do equador está mais distante do centro da Terra do que os pólos e aí a densidade do ar também é menor..
-Continentalidade: quanto mais você se move para o interior dos continentes, maior é a pressão atmosférica, enquanto nos locais litorâneos, a pressão é menor.
O equação altimétrica que relaciona a pressão atmosférica P de um lugar com sua altura z acima do nível do mar, tem esta forma:
Aqui Pou é a pressão existente na altura inicial ou de referência, que normalmente é medida ao nível do mar, ρou a densidade do ar ao nível do mar e g o valor da aceleração da gravidade. Mais tarde, na seção de exercícios resolvidos, está a dedução passo a passo.
A pressão atmosférica é medida com o barômetro. O mais simples é como o que Torricelli construiu à base de mercúrio. A inclinação do tubo ou o diâmetro não altera a altura da coluna de mercúrio, a menos que fatores climáticos sejam responsáveis por isso..
Por exemplo, nuvens se formam em regiões de baixa pressão. Portanto, quando a leitura do barômetro cai, é uma indicação de que o mau tempo está chegando..
Na verdade, outros líquidos também podem ser usados em vez de mercúrio, por exemplo, você pode fazer um barômetro de água. O problema é que o tamanho do pilar é de 10,33 m, muito pouco prático para ser transportado.
Existem também instrumentos que medem a pressão mecanicamente -por meio de deformações em tubos ou espirais-: os barômetros aneróides e os medidores de pressão. Eles podem medir a diferença de pressão entre dois pontos ou também medir uma pressão tomando a pressão atmosférica como referência.
O valor de pressão normal é usado para definir uma nova unidade de pressão: a atmosfera, abreviado atm. A pressão atmosférica é de 1 atm; assim, outras pressões podem ser expressas em termos de pressão atmosférica, que é um valor muito familiar para todos:
1 atm = 101,293 Pa
A tabela a seguir mostra as unidades mais utilizadas em ciência e engenharia para medir a pressão e a equivalência correspondente em pascais:
| Unidade | Equivalência em pascal |
| N / mdois | 1 |
| atm | 101.355 |
| mm Hg | 133,3 |
| lb / indois | 6894,76 |
| bar | 1x 105 |
Na superfície livre de um líquido em equilíbrio estático e aberto à atmosfera, a pressão atmosférica atua. Mas nos pontos internos do líquido, é claro que o peso da coluna de fluido atua.
O peso da coluna depende de sua altura e da densidade do líquido, que assumiremos constante, assim como a temperatura. Neste caso, a pressão P é:
P = ρ. g. z
Esta é a pressão hidrostática em qualquer ponto dentro de um fluido com densidade constante e é diretamente proporcional à profundidade z fluido.
Enquanto à pressão absoluta Pabdômen em um fluido em repouso, é definido como a soma da pressão atmosférica Patm e a pressão hidrostática P:
Pabdômen = Patm + P
Finalmente, a pressão manométrica Phomem em um fluido em repouso é a diferença entre a pressão absoluta e atmosférica e, neste caso, é equivalente a medir a pressão hidrostática:
Phomem = Pabdômen - Patm
A magnitude da força total exercida pela atmosfera em um corpo humano pode ser estimada. Suponha que o corpo tenha uma área de superfície de aproximadamente 2 mdois, Uma vez que a pressão é definida como força por unidade de área, podemos resolver e calcular a força:
P = F / A → F = P. A
Para este cálculo, usaremos o valor normal da pressão atmosférica que foi estabelecido no início:
F = 101.354,8 Pa x 2 mdois = 202.710 N
Esse resultado equivale a mais ou menos 20 toneladas de força, mas não representa um problema para os seres vivos que habitam a superfície da Terra, que estão adaptados a isso, assim como os peixes do mar..
Embora seja uma força bastante grande. Como é que não entramos em colapso diante dela?
Bem, a pressão dentro do corpo é igual à pressão externa. Não entramos em colapso porque a força interna é equilibrada por outra força externa. Mas algumas pessoas são afetadas pela altitude e podem sangrar pelo nariz ao escalar montanhas muito altas. É porque o equilíbrio entre a pressão arterial e a pressão atmosférica foi alterado.
A pressão atmosférica permite beber refrigerante com canudo. Os sumérios e outras culturas antigas descobriram que podiam beber cerveja usando talos ocos de plantas ou juncos como canudos.
Muito mais tarde, no final do século XIX e no início do século XX, vários modelos de canudos foram patenteados nos Estados Unidos, incluindo aqueles com cotovelo em forma de sanfona, amplamente utilizados hoje..
Funcionam assim: à medida que o líquido é absorvido pelo canudo, a pressão acima do líquido no canudo é reduzida e isso faz com que a pressão abaixo, que é mais elevada, empurre o líquido para cima para beber facilmente..
Por isso, após uma extração ou cirurgia dentária, não é aconselhável sorver líquidos dessa forma, pois a diminuição da pressão pode fazer com que a ferida se abra e comece a sangrar..
Derive a equação altimétrica P (z):
-Po é a pressão no nível de referência (nível do mar)
-z é a altura
-ρou é a densidade do fluido ao nível do mar
-g é o valor da aceleração da gravidade
Em primeiro lugar, vamos dp uma pressão diferencial, que de acordo com a equação fundamental da hidrostática é expressa como:
dp = - ρ.g.dz
O sinal menos leva em consideração o fato de que a pressão diminui com o aumento z. O ar também será considerado um gás ideal, portanto, a pressão e a densidade estão relacionadas por:
p = ρ.R.T / M
ρ = (M / RT). p
A densidade é imediatamente substituída para obter:
dp = - (M / RT) .p.g.dz
Agora, escrever a pressão desta forma assume que a atmosfera está dividida em camadas de altura dz, algo como uma pilha de panquecas, cada uma com pressão dp. Desta forma, obtém-se uma equação diferencial que se resolve separando as variáveis p Y z:
dp / p = -(M / RT) .g.dz
Em seguida, é integrado em ambos os lados, o que equivale a adicionar as contribuições de pressão feitas por cada camada. No integral esquerdo é feito a partir de uma pressão Pou inicial, até uma pressão P final. Da mesma forma, a integral à direita é avaliada a partir de zou até z:
ln (P / Pou) = - (M / RT) .g. (Z-zou)
O seguinte é resolver para P usando o exponencial:
Finalmente, se ambos T o que g eles permanecem constantes, ρou= (M / RT)Pou, então M / RT = ρou / Pou, e também pode ser feito zou = 0. Juntando tudo isso:
Qual é o valor da pressão atmosférica em La Paz, Bolívia localizada a 3640 m acima do nível do mar? Tome como densidade média do ar o valor de 1.225 kg / m3 ao nível do mar.
Basta substituir os valores numéricos dados na equação altimétrica:
Em conclusão, é cerca de 66% da pressão normal.
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