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Pressão absoluta e pressão manométrica

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— 2.6. Pressão absoluta. Pressão Manométrica. Manómetros, Barómetros. —

Para algumas grandezas em hidrostática, tais como em algumas grandezas em Mecânica, muitas vezes o que tem importância é a variação de uma grandeza, ou seja, a diferença entre o valor desta grandeza em dois pontos diferentes e não o valor da grandeza em si. Um exemplo é a consideração de que a energia potencial de um corpo é {E_p=m.g.h}. O mesmo ocorre com a pressão: em muitos fenómenos, o que realmente nos interessa é a diferença entre os valores de pressão dos dois pontos e não o valor efectivo da pressão em cada ponto. Por isso, introduzimos o conceito de pressão absoluta e de pressão manométrica.

A pressão absoluta é a pressão total de um certo ponto ou lugar, ou seja, é o somatório de todas as contribuições para o aumento da mesma. A sua determinação depende de diversos factores que podem provocar um aumento de pressão no sistema. Para um ponto no interior de um fluido, já vimos que {p_{abs} = p_{ext} + \rho . g . \Delta h }. Se a parte externa for o meio ambiente, então {p_{ext}=p_a}.

O princípio de Stevin estabelece a diferença de pressão entre dois ponto de um fluido: {\Delta p = \rho . g . \Delta h }. Este valor é conhecido como pressão manométrica, pois é a pressão indicada pelos manómetros. A pressão manométrica entre dois pontos de um mesmo fluido, mas com profundidades diferentes {h_1} e {h_2} é:

\displaystyle p_{m}=\rho.g.\Delta h \ \ \ \ \ (15)

Podemos então afirmar que:

\displaystyle p_{abs}=p_a+p_m \ \ \ \ \ (16)

A pressão absoluta sempre é positiva ({p_{abs}\geq 0}), mas a pressão manométrica pode ser positiva (em locais com pressão superior à pressão atmosférica), ou negativa (em locais onde a pressão é inferior à pressão atmosférica).

Para determinar a diferença de pressão entre dois pontos de um sistema qualquer, são muitas vezes empregues os manómetros de líquido. Um manómetro de líquido muito simples pode ser um tubo é U contendo um líquido. Usando um tubo em U, podemos medir a pressão de líquidos e gases.

O manómetro em U é conectado como na figura 2, sendo preenchido com um fluido chamado fluido manométrico. O fluido cuja pressão será medida deve ter uma massa específica menor que a do fluido manométrico. Os fluidos não devem misturar-se. Como vimos, uma das consequências da variação da pressão em um fluido, é que a pressão em dois pontos do fluido com mesma profundidade (ou quota) é igual. Portanto, na figura 12, a pressão manométrica do fluido no ponto B será: {p_B=p_C}. Sabemos que: {p_C=p_a + \rho_{man}.g.h_2}

Figura 12: Manômetro em U.[1]

Neste caso, se quisermos saber o valor da pressão no ponto A, começaremos por estabelecer a relação entre as pressões nos pontos A e B:

{p_B=p_A+\rho.g.h_1 \Rightarrow p_A=p_B - \rho. g .h_1}.

Como {p_B=p_C} e {p_C= p_a +\rho_{man}.g.h_2}, então:

{p_A=p_a +\rho_{man}.g.h_2 - \rho. g .h_1}.

Se quiséssemos somente a pressão relativa, esta seria: {p_A=\rho_{man}.g.h_2 - \rho. g .h_1}.

A experiência de Torricelli possibilitou a construção de outro instrumento para medição de pressão atmosférica, ou para medição da pressão num dado local, que é o barómetro, que é na verdade uma variante do manómetro. Ele foi obtido pegando-se um tubo capilar aberto em apenas uma extremidade. Enche-se o tubo capilar com mercúrio e tapa-se. Em seguida coloca-se o tubo capilar invertido num outro recipiente com mercúrio e retira-se a tampa. Vai se observar que o nível de mercúrio no capilar vai descer um bocado, originando um vácuo na extremidade fechada do capilar.

Figura 13: Barómetro. [2]

A diferença entra a pressão da parte fechada do capilar ({p=0Pa}, Vácuo) e a pressão no local será definida pela altura da camada de mercúrio desde a superfície livre (no ambiente exterior) até ao ponto onde se fez o vácuo (no capilar).

Na sua experiência, Torricelli obteve o valor de {p_a = 1 atm = 760 mmHg = 1,01 \times 10^5 Pa}.

 

— Referências Bibliográficas —

 

[1] Jorge A. V illar Alé. MECÂNICA DOS FLUIDOS:CURSO BÁSICO, [2011].

[2] Luiz F.  F. Carvalho. CURSO DE FORMAÇÃO DE OPERADORES DE REFINARIA – FÍSICA APLICADA: MECÂNICA DOS FLUIDOS, Curitiba, [2002].

[3] Daniel Fonseca de Carvalho & Leonardo Duarte Batista da Silva. FUNDAMENTOS DE HIDRÁULICA, [2008].

[4] J. Gabriel F. Simões. MECÂNICA DOS FLUIDOS: NOTAS DAS AULAS, [2008].

[5] Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues. MECÂNICA DOS FLUIDOS : NOTAS DAS AULAS, (2010)

[6] Halliday  & Resnick. FUNDAMENTOS DE FÍSICA, VOL. 2 (2008)

[7] Young & Freedman. FÍSICA 2: TERMODINÂMICA E ONDAS, 10ª ed (2003)

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2 comentários

  1. Bruno diz:

    Muito bom. Bem explicado.

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  2. Douglas Ricardo Soares diz:

    Considere uma peça retiradas do sistema de freio de uma locomotiva na qual a vazão (Q) é igual a 0,03
    m³/s de ar com temperatura de trabalho de 20 °C. Na peça, a primeira seção (1) tem diâmetro de 2,5
    cm com o valor de pressão (P1) medida no manômetro como sendo 70 kPa; na seção (2) o diâmetro é
    7 cm com pressão (P2) desconhecida no manômetro. As duas seções são ligadas por um alargamento
    brusco. Determine a pressão no ponto 2 considerando a distância entre os dois manômetros como
    pequena, para que os freios da locomotiva funcionem conforme a solicitação do maquinista.
    Pode ajudar com a resolução?

    Gostar

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