Experiência de Torricelli e Vasos comunicantes com líquidos imiscíveis em equilíbrio

Experiência de Torricelli e Vasos comunicantes com líquidos imiscíveis em equilíbrio

Pressão atmosférica

 A atmosfera terrestre é uma imensa camada de ar e outros gases, com dezenas de quilômetros de altura, que são atraídos pela gravidade da Terra e por isso,sua densidade é maior em pontos mais próximos da superfície.

Ela atua como uma zona intermediária entre o espaço sideral e a Terra e acompanha todos os movimentos da Terra.

Essa camada gasosa exerce uma pressão sobre os corpos nela mergulhados, devida ao peso da coluna de ar que se encontra sobre esses corpos, e que é chamada de pressão atmosférica, sendo tanto maior quanto mais o corpo estiver mais perto da superfície da Terra.

  O físico italiano  Evangelista Torricelli (1608-1647), demonstrou que a pressão atmosférica ao nível do mar equivale à pressão exercida por uma coluna de 76cm de altura.

Ao nível do mar, Torricelli tomou um tubo de vidro, fechado em uma das extremidades, e encheu-o até a borda com mercúrio (Hg).

Em seguida, tampou a ponta aberta e, invertendo o tubo, mergulhou essa ponta em uma bacia com mercúrio.Soltando a ponta aberta notou que a coluna de mercúrio descia até certo nível.

Lembrando que g=9,8m/s2 e que dHg=13.600kg/m3, tem-se    PQ=PP    Patm=dHg.g.h  Patm=13.600.9,8.0,76   Patm=1,01N/m2 (Pa).

Torricelli fixou uma escala vertical graduadano tubo de mercúrio utilizado nesta experiência,

obtendo desta forma oaparelho de medição da pressão atmosférica, o barômetro de mercúrio.

 Se o líquido fosse a água, de densidade dágua=103kg/m3  Patm=dágua.g.hágua  1,01.105=103.9,8.hágua   hágua=10,3m.

 

O que você deve saber, informações e dicas

 

 Se a experiência de Torricelli fosse realizada no cume de uma montanha muito alta, a altura da

coluna de mercúrio será menor que ao nível do mar, pois a pressão atmosférica diminui com a altitude.

 A pressão atmosférica depende da altitude (Patm = dar.g.h), conforme indica o gráfico abaixo

  à medida que a altitude aumenta, a pressão diminui e o ar vai ficando cada vez mais rarefeito    em La Paz, de altitude 3.650m, a pressão cai para cerca de507mmHg, o ar fica rarefeito e a quantidade de oxigênio fica cerca de 40% menor que ao nível do mar, dificultando a respiração.

A água ferve a 90oC.   O ar  menos denso e faz com que os corpos em movimento (por exemplo, bolas de futebol) enfrentem menor atrito aerodinâmico e se tornem mais velozes que ao nível do mar. Por, isso os atletas não gostam de jogar na Bolívia.  

 

 A pressão atmosférica depende, além da altitude, da temperatura do ar (maior temperatura, ar menos denso, menor pressão atmosférica) e da umidade do ar (as moléculas de vapor d’água, são mais leves que as de oxigênio e nitrogênio que compõem a maior parte do ar atmosférico, portanto, mais úmido o ar, menor a pressão atmosférica).

Uma bexiga sobe porque o gás em seu interior é menos denso que o ar ao redor e, à medida que sobe seu volume vai aumentando porque a diferença entre a pressão do gás dentro da bexiga e a

pressão cada vez mais reduzida fora dela gera uma força resultante que empurra o plástico da bexiga para fora.

 Os barômetros aneróides baseiam-se na deformação que variações da pressão atmosférica provocam em cápsulas metálicas de paredes onduladas e flexíveis,em cujo interior se faz o vácuo.

Quando a pressão atmosférica aumenta provoca uma compressão na câmara (cápsula) do barômetro

e quando a pressão diminui verifica-se uma expansão da câmara (cápsula).

Estas oscilações são transmitidas pelo eixo ao ponteiro que se encontra associado a um mostrador que indica essa variação de pressão.

Este instrumento pode ser usado no âmbito do estudo das alterações metereológicas.

 Considere uma lata de óleo totalmente vedada. Se você fizer apenas um furo na lata de óleo, o óleo não escoará, pois a pressão externa (atmosférica) é maior que a pressão interna exercida pela coluna de óleo dentro da lata.

Para que o óleo escoe com facilidade da lata, você deve fazer dois furos na mesma, um para que a pressão atmosférica compense a pressão de um dos furos, e ooutro, adicional, para que o óleo saia da mesma.

 

Observações:

se você fizer um pequeno furo na garrafa fechada, acima da superfície líquida, ela se comportará como se fosse aberta, e a água vazará.

o alcance da água que jorra da garrafa aberta será máximo quando o orifício estiver a uma altura h = h’/2 (veja figura)

 

Vasos comunicantes com líquidos imiscíveis

 Vasos comunicantes Pelo teorema de Stevin, se os pontos da figura abaixo estiverem na

mesma profundidade (mesma horizontal, mesmo nível de altura) no interior de um mesmo líquido em equilíbrio, eles suportam a mesma pressão.

Por esse motivo a superfície livre de um líquido em equilíbrio é sempre plana e horizontal e está no mesmo nível.

  Como resolver exercícios com líquidos imiscíveis:

Se você tiver, por exemplo, três líquidos imiscíveis em um vaso comunicante, para estabelecer a

relação entre eles você deve proceder da seguinte maneira: 

Escolher convenientemente dois pontos P e Q, com mesmo nível horizontal, que separe as superfíes de contatos dos líquidos (figura).

Esses pontos,como você sabe, possuem a mesma pressão    PP = PQ    Pp = Patm + d1.g.h1 + d2.g.h2  PQ = 0 + d3.g.h3  PP = PQ    Patm + d1.g.h1 + d2.g.h2 = d3.g.h3, em seguida, achar o que é pedido.

 

Exercício exemplo:

 

Confira os exercícios com resolução comentada