Pressão atmosférica
O que é a pressão atmosférica?
A pressão atmosférica, também chamada de pressão barométrica, é a força que o ar da atmosfera exerce sobre a superfície da Terra e sobre todos os corpos.
Essa pressão não é igual em todos os pontos do planeta, ela varia conforme condições climáticas e de relevo e está relacionada à concentração do ar:
- Ar mais concentrado: maior pressão
- Ar menos concentrado: menor pressão
Os principais fatores que influenciam na concentração e pressão do ar são a altitude e a temperatura.
A pressão atmosférica foi determinada pela primeira vez em 1643 pelo físico e matemático Evangelista Torricelli.
Como calcular a pressão atmosférica?
A pressão é calculada pela razão entre força (F) e área (A).
No caso da pressão atmosférica, a força refere-se ao peso que a coluna de ar exerce sobre determinada área da superfície. A pressão atmosférica é medida em N/m2 (Newton por metro quadrado) ou pascal (Pa).
Onde,
- F = força medida em N (Newton)
- A = área medida em m2
- P = pressão medida em N/m2 ou pascal (Pa)
Outra forma de calcular a pressão atmosférica é através da seguinte seguinte fórmula:
Onde,
- d = densidade medida em kg/m³
- h = altura medida em metros
- g = gravidade medida em m/s²
- P = pressão medida em pa (Pa)
Pressão atmosférica ao nível do mar
Aplicando a fórmula da pressão atmosférica e utilizando o experimento de Torricelli como referência para os valores, podemos calcular a pressão atmosférica ao nível do mar. Nessas condições os valores são:
- Densidade do mercúrio: 13,6.103 km/m3
- Aceleração da gravidade: 9,8 m/s2
- Altura atingida pelo mercúrio no tubo: 76 cm = 0,76 m
Aplicando a fórmula (P = d x g x h), temos:
P = 13,6.103 x 9,8 x 0,76
p = 1,013.105 Pa
O valor da pressão atmosférica ao nível do mar também pode ser expresso por:
760 mmHg (milímetros de mercúrio) |
1 atm (atmosfera) |
100.000 N/m2 (Newton por metro quadrado) |
1,013 bar (bares) |
14,696 psi (libra por polegada quadrada) |
Entenda também o que é densidade e gravidade.
Quanto maior a altitude, menor a pressão atmosférica
A altitude é um dos principais fatores que influenciam na pressão atmosférica. Para compreender como se dá essa relação, é preciso pensar na estrutura da atmosfera.
A atmosfera é uma camada de ar de 800 km, composta por diversos gases, como o oxigênio, o hidrogênio e o nitrogênio. Esses gases possuem massa e peso e exercem força sobre todos os corpos na superfície terrestre.
Se considerarmos que a pressão é a força sobre a área, devemos calcular a força que a coluna de ar exerce sobre uma determinada área.
Quanto mais próximo do nível do mar, maior será essa coluna de ar atmosférica e a medida que subimos no relevo, essa coluna diminui.
Quanto maior o peso da coluna, mais concentrado fica o ar, ou seja, as moléculas do ar estão mais próximas. Por outro lado, a medida que subimos no relevo, mais espalhadas estarão as moléculas e menos concentrado estará o ar.
É por isso que os alpinistas sentem dificuldades em respirar quando sobem montanhas. Como a concentração do ar é menor, as partículas estão mais afastadas, tornando o ar rarefeito.
Ao nível do mar, por outro lado, o ar está bastante concentrado, o que facilita a respiração.
Veja também: camadas da atmosfera.
Quanto maior a temperatura, menor a pressão atmosférica
A pressão atmosférica também é influenciada pela temperatura. Basta lembrar que em elevadas temperaturas, as moléculas dos corpos se afastam - o mesmo acontece com o ar.
Isso significa que em temperaturas mais quentes, as moléculas do ar estão mais espalhadas e, portanto, a pressão atmosférica tende a ser menor.
Em lugares frios, as moléculas de ar se agrupam, aumentando a concentração dos gases e consequentemente tornando a pressão atmosférica maior.
Saiba mais sobre temperatura.
Exemplos práticos da pressão atmosférica
Pressurização dos aviões
Os aviões comerciais costumam voar a cerca de 11.000 metros da superfície da Terra. Nessa altitude o ar está pouco concentrado e a pressão atmosférica é muito baixa, o que impossibilita a vida humana.
Para possibilitar a respiração no interior da cabine nessa altitude, as aeronaves são pressurizadas. Isso significa que uma quantidade grande de ar é injetada dentro da cabine até que se atinja uma pressão adequada para os seres humanos.
Durante o voo, a pressão no interior do avião é muito maior do que a pressão da atmosfera no exterior e para que essa pressão não se altere é preciso que a cabine do avião esteja completamente vedada.
Como o ar flui da área de maior densidade para a área de menor densidade, qualquer vazamento na cabine fará com que o ar rapidamente escape para fora da aeronave, provocando a despressurização.
Líquido no canudinho
Tomar um líquido no canudinho só é possível graças à ação da pressão atmosférica. Isso acontece porque a pressão atmosférica está exercendo uma força sobre o líquido que está no copo.
Dentro do canudinho tem ar e, portanto, pressão, mas quando puxamos o ar de dentro do canudo, reduzimos a pressão no seu interior.
Como existe uma pressão atmosférica “empurrando” o líquido para baixo e como o líquido flui da maior para a menor pressão, o líquido subirá pelo canudinho até chegar à boca.
Barômetro: um instrumento para medir a pressão atmosférica
A medição da pressão atmosférica foi feita pela primeira vez em 1643 por Evangelista Torricelli, um físico e matemático italiano.
Torricelli criou o barômetro de mercúrio, um instrumento composto por um tubo de ensaio de 1 metro de comprimento e outro recipiente mais baixo, similar a uma tigela. Ambos recipientes foram preenchidos com mercúrio.
Em sua experiência, o tubo de ensaio foi colocado na tigela com a extremidade aberta para baixo, de modo que não entrasse ar dentro do tubo.
O líquido começou a escorrer do tubo para a tigela e o sistema entrou em equilíbrio quando a coluna de mercúrio atingiu 76 cm. Na parte superior do tubo de ensaio, formou-se um vácuo.
A estabilização do sistema significa que a pressão atmosférica que a coluna de mercúrio exerce sobre o líquido é igual à pressão atmosférica exercida pela atmosfera na parte externa.
Assim, Torricelli determinou que a pressão atmosférica ao nível do mar seria igual a 76 cmHg ou 760 mmHg.
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