Pressão absoluta da fórmula, como é calculado, exemplos, exercícios

O pressão absoluta É o que é medido em comparação com o vazio absoluto, por isso é sempre uma quantidade positiva. Isso faz sentido, pois no vácuo não há nada que exerça força e, consequentemente, não há pressão.

Por outro lado, a pressão relativa é sempre medida em relação a outra que é tomada como referência, sendo a mais comum que exerce a massa gasosa que se envolve na terra: nossa atmosfera, já que estamos sempre sujeitos a ela.

figura 1. A pressão absoluta é sempre medida em relação ao vácuo. Fonte: f. Zapata.

Por esse motivo, a maioria dos instrumentos usados ​​para medir a pressão, chamada medidores de pressão, Eles são calibrados para que zero corresponda precisamente a essa pressão atmosférica.

A pressão atmosférica é definida como a força por unidade de área exercida pela terra.

Ao usar instrumentos como um medidor de pressão para pneus, por exemplo, o que realmente medimos é a diferença entre a pressão do pneu e a que exerce a atmosfera. No entanto, também existem instrumentos para medir a pressão absoluta, barômetros.

Deixe p_Ab A pressão absoluta, p_Atm Pressão atmosférica padrão (no nível do mar) e P_homem  (ou em inglês P_Calibrar) Aquele que mede o manômetro, a relação entre eles é:

P_Ab = P_Atm + P_homem

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Como a pressão absoluta é calculada?

Como os barômetros são os instrumentos que mede a pressão absoluta, às vezes é chamado pressão barométrica. É muito simples.

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Deve -se esclarecer que a pressão atmosférica varia de acordo com o local da terra onde é medido, pois depende de altitude, temperatura e outras condições climáticas. O valor padrão de P_Atm Em Pascal, é 101325 Pa, sendo normal que varia na faixa de 96000 a 105000 pa.

Se algum fluido tiver uma pressão manométrica de 65000 pa dizem, sobre a pressão atmosférica, isso significa que sua pressão absoluta é, de acordo com a equação anterior:

P_abdômen = 65000 + 101325 PA = 166325 PA.

- Medição de pressão atmosférica

A pressão atmosférica é medida com um barômetro, um aparelho 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, com comprimento superior a 762 mm e mantendo uma de suas pontas abertas, a derrubou em um recipiente aberto, também cheio de mercúrio.

O cientista observou que a coluna líquida sempre subia para uma certa altura H, deixando um vácuo, exceto pela presença de uma pequena quantidade de vapor de mercúrio.

Esta altura h é proporcional à pressão p na base da coluna líquida:

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 pela aceleração da gravidade G. A pressão atmosférica seria a soma da pressão do vapor de mercúrio no topo do tubo e a pressão p, no entanto, a primeira é tão pequena que, na prática, p coincide com P_Atm.

Desta forma:

h = p_Atm/γ_Hg → p_Atm = γ_Hg x h

Torricelli observou que a altura da coluna foi mantida a 760 mm, e sabendo que a densidade do mercúrio é de 13600 kg/m³ E a aceleração da gravidade é 9.91 m/s², Obtém -se que a pressão atmosférica vale a pena:

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P_Atm = γ_Hg x H = 13600 x 9.8 x 0.760 PA = 101293 PA.

- Unidades para pressão atmosférica

Outros valores para pressão atmosférica em diferentes unidades 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).

Há também uma unidade que considera seu valor como referência, chamado precisamente atmosfera, para que uma atmosfera (abreviada Atm) equivalente a 101293 PA.

A pressão atmosférica também pode ser expressa diretamente em MM de HG, uma unidade que agora é conhecida como Torr, em homenagem ao evangelista Torricelli.

Figura 2. Barômetro de coluna de mercúrio. Fonte: Wikimedia Commons.

A altura da coluna Mercury difere de acordo com o local, portanto, resulta em um valor diferente 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 na Terra são adaptados à pressão atmosférica, que é uma pressão absoluta causada pelo peso dos gases que compõem a atmosfera. Portanto, embora não percebamos isso como uma força sobre nós, essa pressão existe e é necessária para manter a vida como a conhecemos.

- O conceito de pressão absoluta é usada continuamente ao estudar clima e atmosfera terrestre, bem como no design dos barômetros.

- Outro exemplo do uso da pressão absoluta é determinar a altura da aeronave usando o altímetro. Como a pressão atmosférica experimenta variações com a altura, não é uma boa idéia transformá -la em uma referência, portanto, a pressão absoluta é usada para garantir a precisão das medidas, muito importante para a segurança de vôo.

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Exercícios resolvidos

- Exercício 1

Um medidor de pressão se conecta a uma câmera, jogando uma medida de 24 kPa, em um local onde a pressão atmosférica é de 92 kPa. Qual é a pressão absoluta da câmera?

Solução

Os dados da declaração têm as pressões em KPA ou Kilopascal. O Pascal é uma unidade bastante pequena, então os prefixos de quilo, mega e giga são frequentes. Um KPA é equivalente a 1000 pa, mas como ambos os dados estão nas mesmas unidades, você pode adicionar sem problemas e, no final.

Usando a equação: P_Ab = P_Atm + P_homem E substituir os valores permanece:

P_Ab = 92 kPa + 24 kPa = 116 kPa = 116000 pa

- Exercício 2

Para a maioria das aplicações cotidianas, como medir a pressão dos pneus ou a compressão de um motor, o nível de referência de pressão 0 é tomado como pressão atmosférica.

Portanto, quando o medidor de pressão de um pneu mostra um valor de 32 psi, é uma pressão relativa. Qual é a pressão absoluta no pneu neste caso?

Figura 3. O medidor de pressão dos pneus mede a pressão em comparação com a pressão atmosférica. Fonte: Pixabay.

Solução

A pressão absoluta é a soma do valor jogado pelo medidor de pressão e a pressão atmosférica no local. Como afirmado anteriormente, a unidade PSI é comumente usada em países que falam em inglês.

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

1. Cimbala, c. 2006. Mecânica de fluidos, fundamentos e aplicações. Mc. Graw Hill.
2. Mott, r.  2006. Mecânica de fluidos. 4º. Edição. Pearson Education.
3. Quora. O que é pressão absoluta? Recuperado de: Quora.com
4. Senta, a. 2006. Mecânica de fluidos, uma introdução física. Alfa Ômega.
5. Streeter, v. 1999. Mecânica de fluidos. McGraw Hill.
6. Zapata, f. Pressão e profundidade. Recuperado de: Francesphysics.Blogspot.com.