Pressão absoluta: fórmula, como é calculada, exemplos, exercícios - Ciência - 2023

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o pressão absoluta é aquele que se mede em comparação com o vácuo absoluto, portanto é sempre uma quantidade positiva. Isso faz sentido, pois no vácuo não há matéria exercendo força e, conseqüentemente, não há pressão.

Por outro lado, a pressão relativa é sempre medida em relação a outra que se toma como referência, sendo a mais usual a exercida pela massa gasosa que rodeia a Terra: a nossa atmosfera, visto que estamos sempre sujeitos a ela.

Por esse motivo, a maioria dos instrumentos utilizados para medir pressão, chamados medidores de pressão, são calibrados de modo que o zero corresponda precisamente à referida pressão atmosférica.

A pressão atmosférica é definida como a força por unidade de área exercida pela atmosfera terrestre, utilizando o pascal como unidade de medida de pressão no Sistema Internacional de Medição SI, tanto para pressão atmosférica quanto para qualquer outra.

Quando usamos instrumentos como o medidor de pressão de um pneu, por exemplo, o que realmente estamos medindo é a diferença entre a pressão do pneu e a que é exercida pela atmosfera. No entanto, também existem instrumentos para medir a pressão absoluta,barômetros.

Deixe P_ab pressão absoluta, P_atm pressão atmosférica padrão (ao nível do mar) e P_homem (ou em inglês P_calibrar) aquele medido pelo manômetro, a relação entre eles é:

P_ab = P_atm + P_homem

Como a pressão absoluta é calculada?

Uma vez que os barômetros são os instrumentos que medem a pressão absoluta, isso às vezes é chamado pressão barométrica. É muito fácil calculá-lo, mesmo que você não tenha um barômetro, pois basta somar o valor da pressão atmosférica padrão à pressão manométrica.

Deve-se esclarecer que a pressão atmosférica varia de acordo com o local da Terra onde é medida, pois depende da altitude, temperatura e outras condições climáticas. O valor padrão de P_atm em pascal é 101325 Pa, sendo normal que varie na faixa de 96000 a 105000 Pa aproximadamente.

Se algum fluido tem pressão manométrica de 65.000 Pa, digamos, em relação à pressão atmosférica, isso significa que sua pressão absoluta é, conforme a equação anterior:

P_abdômen = 65000 + 101325 Pa = 166325 Pa.

- Medição da pressão atmosférica

A pressão atmosférica é medida com um barômetro, dispositivo inventado em 1643 pelo físico italiano e assistente de Galileu, chamado Evangelista Torricelli (1608-1647).

Em seu famoso experimento, Torricelli encheu um tubo de mercúrio, maior que 762 mm, e mantendo uma de suas extremidades aberta, ele o virou em um recipiente aberto, também cheio de mercúrio.

O cientista observou que a coluna do líquido sempre subia até uma determinada altura h, deixando um vácuo no topo, exceto pela presença de uma pequena quantidade de vapor de mercúrio.

A referida altura h é proporcional à pressão P na base da coluna de líquido:

h = P / γ_Hg

Onde γ_Hg é o peso específico do mercúrio, definido como peso por unidade de volume ou também como o produto da densidade e aceleração da gravidade g. A pressão atmosférica seria a soma da pressão de vapor do mercúrio na parte superior do tubo e a pressão P, porém a primeira é tão pequena que na prática P coincide com P_atm.

Desta forma:

h = P_atm/γ_Hg→ P_atm= γ_Hgx h

Torricelli observou que a altura da coluna permanecia em 760 mm, e sabendo que a densidade do mercúrio é de 13.600 kg / m³ e a aceleração da gravidade é 9,91 m / s², obtém-se que a pressão atmosférica é igual a:

P_atm= γ_Hgx h = 13.600 x 9,8 x 0,760 Pa = 101293 Pa.

- Unidades para pressão atmosférica

Outros valores para a pressão atmosférica em unidades diferentes são 1,013 bar = 1013 milibares = 14,70 lb / in² (libras por polegada quadrada ou psi, unidade de uso comum em países de língua inglesa).

Existe também uma unidade que toma seu valor como referência, chamada precisamente atmosfera, de modo que 1 atmosfera (abreviado atm) é equivalente a 101293 Pa.

A pressão atmosférica também pode ser expressa diretamente em mm Hg, uma unidade agora conhecida como torr, em homenagem a Evangelista Torricelli.

A altura da coluna de mercúrio difere dependendo da localização, portanto, dá origem a diferentes valores de P_atm. Por exemplo, em algumas cidades da América Latina, localizadas em diferentes altitudes acima do nível do mar:

- Cidade do México: 585 mm

-Caracas: 674 mm

-Bogotá: 560 mm

-La Paz: 490 mm

Exemplos

- Os seres vivos da Terra estão adaptados à pressão atmosférica, que é uma pressão absoluta causada pelo peso dos gases que constituem a atmosfera. Portanto, embora não o percebamos como uma força sobre nós, essa pressão existe e é necessária para manter a vida como a conhecemos.

- O conceito de pressão absoluta é usado continuamente no estudo do clima e da atmosfera da Terra, bem como no projeto de barômetros.

- Outro exemplo do uso da pressão absoluta é na determinação da altura da aeronave usando o altímetro.Como a pressão atmosférica varia com a altitude, não é uma boa ideia fazer dela uma referência, então a pressão absoluta é usada para garantir a precisão das medições, o que é muito importante para a segurança do vôo.

Exercícios resolvidos

- Exercício 1

Um manômetro é conectado a uma câmara, dando uma medida de 24 kPa, em um local onde a pressão atmosférica é de 92 kPa. Qual é a pressão absoluta da câmara?

Solução

Os dados do extrato têm as pressões em kPa ou quilopascais. O pascal é uma unidade bastante pequena, então os prefixos kilo, mega e giga são comuns. Um kPa é igual a 1000 Pa, mas como os dois dados estão nas mesmas unidades, eles podem ser adicionados sem problemas e, no final, convertidos em pascais, se desejado.

Usando a equação: P_ab = P_atm + P_homem e a substituição de valores é:

P_ab = 92 kPa + 24 kPa = 116 kPa = 116000 Pa

- Exercício 2

Para a maioria das aplicações diárias, como medição da pressão dos pneus ou compressão do motor, o nível de pressão de referência 0 é considerado como pressão atmosférica.

Portanto, quando um medidor de pressão de pneu lê 32 psi, é uma pressão relativa. Qual é a pressão absoluta do pneu neste caso?

Solução

A pressão absoluta é a soma do valor exibido pelo manômetro e a pressão atmosférica do local. Conforme declarado antes, a unidade psi é comumente usada em países de língua inglesa.

Tomando o valor padrão de 14,7 psi, a pressão absoluta do pneu é:

P_abdômen = 32,0 psi + 14,7 psi = 46,7 psi 46,7 lb / in²

Referências

Cimbala, C. 2006. Mecânica dos Fluidos, Fundamentos e Aplicações. Mc. Graw Hill.
Mott, R. 2006. Fluid Mechanics. 4º. Edição. Pearson Education.
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