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Barômetro de mercúrio
| Topo pág | Fim pág |O barômetro, instrumento para medir pressão da atmosfera, foi provavelmente o primeiro medidor de pressão. O mérito coube a Evangelista Torricelli, físico italiano, que, em 1644, realizou a experiência de inverter um tubo de vidro, fechado em uma extremidade e cheio de mercúrio, em uma cuba também cheia de mercúrio. Observou que o nível do mercúrio se estabilizava em um valor constante.
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| Figura 01 |
Em 1648, o físico e matemático francês Blaise Pascal encontrou a explicação adequada, isto é, a coluna de mercúrio era mantida pela pressão do ar e ainda previu que ela diminuiria com o aumento da altitude.
A Figura 01 deste tópico dá dois arranjos básicos de barômetros de mercúrio:
(a) é o mais comum, com uma escala graduada e um parafuso na cuba para ajuste (calibragem). A altura da coluna é lida diretamente em uma escala.
Em (b) da mesma figura é usado um sistema de flutuador, fio , roldana, contrapeso e ponteiro para indicação do valor da altura da coluna (ou o equivalente em unidade de pressão).
Voltando à Figura 01 (a), a extremidade superior da coluna está praticamente sob vácuo e, portanto, pressão nula. E a superfície do mercúrio na cuba está sob pressão da atmosfera.
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| Figura 02 |
patm = ρ g h #A.1#, onde:patm: pressão atmosférica.
ρ: massa específica do mercúrio.
g: aceleração da gravidade.
h: diferença de altura conforme figura.
Há, na prática, uma relação linear entre altura da coluna e pressão da atmosfera. No nível do mar, a altura da coluna de mercúrio é 760 mm e este valor foi adotado como referência para a pressão atmosférica normal.
A unidade Torr (em desuso) foi definida como a pressão equivalente a uma coluna de mercúrio de 1 mm de altura. Portanto, pressão atmosférica normal equivale a 760 Torr. Mas unidades obsoletas devem ser evitadas. Melhor usar unidades conforme Sistema Internacional:
Pressão atmosférica normal = 101 325 N/m2 (newton por metro quadrado) ou Pa (pascal). O bar é também usado e equivale a 10 N/cm2. Assim,
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| Figura 03 |
A pressão atmosférica diminui com o aumento da altitude conforme gráfico aproximado da Figura 02. E um barômetro pode ser convertido em altímetro mediante simples mudança de escala.
Barômetro é um instrumento simples e pode ser construído de outras formas. A Figura 03 deste tópico dá um exemplo para fins didáticos, que usa água como líquido e ar na parte superior. Mas é um tanto impreciso porque a pressão do ar varia também com a temperatura. Para uma indicação confiável, seria necessário algum meio de se manter constante a temperatura do reservatório superior.
O barômetro de mercúrio ocupa espaço, é pouco prático para aplicações portáteis. Existem outros tipos, compactos e de menor custo, que usam diafragmas ou foles. Ver próximos tópicos desta série.
Medidores de coluna de líquido
| Topo pág | Fim pág |O barômetro de mercúrio do tópico anterior é um medidor de pressão de coluna líquida. A altura da coluna é, na realidade, proporcional à diferença de pressões (no barômetro mencionado, uma delas é zero porque vácuo é formado na extremidade fechada do tubo).
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| Figura 01 |
Conforme estática dos fluidos,
Δp = p1 − p2 = ρ g Δh #A.1#, onde:Δp: diferença de pressões
ρ: massa específica do líquido da coluna.
g: aceleração da gravidade.
Δh: diferença de altura conforme figura.
E o conjunto pode ter uma escala para leitura direta em unidades de pressão.
Se considerada p1 a pressão de medição e a extremidade de p2 aberta, isto é, p2 é a pressão atmosférica, o instrumento mede a diferença em relação à pressão atmosférica.
Muitas vezes - e isso vale para outros tipos - a escala adotada considera zero o valor de pressão igual à atmosférica, ou seja, a pressão relativa. E, naturalmente, a pressão absoluta é a soma pressão relativa com a pressão da atmosfera.
Há, portanto, as relações:
prel = pabs − patm #B.1#.pabs = prel + patm #B.2#.
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| Figura 02 |
Os medidores de coluna podem ter outras configurações. A Figura 02 dá exemplo de um do tipo tubo inclinado, que possibilita leituras mais precisas de pequenas diferenças. A igualdade anterior é modificada para:
Δp = p1 − p2 = ρ g ΔL sen α #C.1#.Há ainda vários outros tipos, como "sino invertido", "balança de anel", etc. Oportunamente poderão ser inseridos nesta página.
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