Pressão Atmosférica: Experiência de Torricellí, Pressão Absoluta ou Total e Princípio de Arquimedes


Experiência de Torricellí

O ar, à semelhança de qualquer outro corpo que se encontra na Terra, está sujeito à ação da atração gravitacional. Portanto o ar tem peso e exerce pressão. A determinação do valor da pressão atmosférica foi efetuada por Evangelista Torricelli, aluno de Galileu, em 1644. A Experiência de Torricelli realiza-se da seguinte maneira: um tubo de vidro com l m de comprimento é completamente preenchido com mercúrio (densidade d = 13.6 g/cm3) e assim embarcado num vaso que igualmente tem mercúrio. Ao se destapar o tubo dentro do vaso, verifica-se que o nível do mercúrio no tubo cai bruscamente, oscila e depois estaciona a cerca de h = 76 cm acima do nível do mercúrio no vaso. O espaço livre deixado no tubo é só ocupado por algum vapor do mercúrio (pressão desprezível em temperaturas usuais) e, assim sendo, pode ser considerado vácuo.

Pressão Atmosférica

li = 13,6 g/cm3 = 13.600 kg/m3
g = 9,8 m/s2
h = 76 cm = 0,76 m
vem:
patm = 13.600 . 9,8 . 0,76 Patm=105N/m2

A pressão atmosférica normal é aproximadamente igual a IO5 N/m2. Costuma-se denominá-la atmosfera normal ou simplesmente atmosfera (atm). l atm = IO5 N/m2 É usual medir-se a pressão em termos de centímetros de mercúrio (cmHg) ou em milímetros de mercúrio (mmHg). Assim: l atm = 76 cmHg = 760 mmHg = IO5 N/nr.

Experiência de Torricelli: uma coluna de mercúrio com 76 cm de altura é equilibrada pela pressão atmosférica. O tubo não esvazia completamente porque a pressão que o mercúrio do tubo exerce em B é a mesma que o ar atmosférico exerce em A (A e B estão no mesmo nível). Se a aceleração da gravidade é g, tem-se:
Patm = pa
pa = pb
pb = ^9n (Relação de Stevin)

Se na Experiência de Torricelli substituirmos o mercúrio por água (densidade d = l g/cm3), a pressão atmosférica equilibrará uma coluna de água com aproximadamente 10 m de altura (a rigor, 10,33 m).

PRESSÃO ABSOLUTA OU PRESSÃO TOTAL

Considere um ponto B a uma profundidade h da superfície livre de um líquido em equilíbrio contido num recipiente aberto. Na superfície atua a pressão atmosférica (Patm). A expressão anterior indica que, se a pressão atmosférica diminuir, então a altura da coluna de mercúrio também diminuirá. Ao nível do mar, patm é máxima, donde é máxima também. No alto de uma montanha a pressão atmosférica é menor. Define-se pressão atmosférica normal como sendo a pressão do ar atmosférico ao nível do mar, num local onde g = 9,8 m/s2 e a temperatura é 0°C. Nesse caso, a coluna de mercúrio mede 76 cm de altura.

A expressão acima fornece a pressão absoluta no ponto B (pressão que realmente o ponto suporta). Caso nos interesse apenas a pressão devida à coluna de líquido, teremos a pressão hidrostática (pressão efetiva): Observe que para o cálculo da pressão efetiva desprezamos a pressão atmosférica (Patm), isto é:
P    = P    – P
efetiva    abs     atm

Para o caso mais geral, em que a pressão externa não é a pressão atmosférica (PAJ, pode-se obter a pressão efetiva por:
P. efetiva = P. absoluta

PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES:

E = Pfd = Hfd • 9 = W • Vfd . g _>  E = uf . Vfd . g, onde:
fif =   densidade do fluído
Vfd =   volume do fluído deslocado.

Na expressão acima: i -» é a densidade do fluido deslocado, no SI em kg/m , V^ -»é o volume do fluido deslocado, no SI em m, g -» é a aceleração da gravidade, no SI em m/s2; E -> é a intensidade do empuxo, no SI em N. A resultante das forças distribuídas de pressão é vertical, dirigida de baixo para cima e chamado empuxo.