Experiência Torricelli

Experiência de Torricelli e cálculo da pressão atmosférica

físico e matemático italiano Evangelista Torricellidiscípulo de Galileu Galilei, em um conhecido experimentar em 1644 foi o primeiro a medir a pressão atmosférica ao nível do mar, conseguindo assim resolver a difícil questão de por que as bombas não funcionavam além do limite de altura de 10,7 metros.

Ele descobriu que este valor corresponde à pressão exercida (a uma temperatura de 0°C) por uma coluna de mercúrio de 760 mm de altura na superfície de 1 cm^dois (centímetro quadrado).

Experiência Torricelli

Vamos ver em detalhes o que é o experimento torricelli.

Evangelista Torricelli, depois de encher um tubo longo e fino fechado em uma de suas duas extremidades com mercúrio, mergulhou a extremidade livre do tubo em um recipiente cheio de mercúrio.

Ele notou que, ao contrário do que ele esperava, o cano não esvaziava completamente, exceto ao nível do mar e a uma temperatura de 0°C. a coluna de mercúrio no tubo foi mantida a uma altura de 760 mm.

Representação do experimento Torricelli: a possibilidade de medir a pressão atmosférica tem sido de fundamental importância nas ciências meteorológicas.

De fato, a essa altura, a coluna de mercúrio exerce uma pressão igual à pressão atmosférica do ar que atua sobre o mercúrio.

O nível atingido pelo mercúrio fornece uma medida do valor da pressão atmosférica; este valor é bastante alto e corresponde aproximadamente à pressão exercida por uma massa de 2,1 kg agindo sobre uma moeda de um centavo.

No entanto, essa pressão não é sentida pelo homem, pois é compensada por uma pressão igual e oposta exercida pela atmosfera de dentro para fora do nosso corpo.

O experimento de Torricelli em breve

Vamos resumir brevemente o que Torricelli fez em seu famoso experimento: ele pegou um tubo de vidro fino de 1 m de comprimento, fechado em uma extremidade e preenchido com mercúrio; mantendo a outra extremidade fechada, Torricelli mergulhou o tubo em uma bandeja cheia de mercúrio e notou que o nível de mercúrio no tubo havia caído para uma altura de 760 mm da superfície da bandeja.

Isso significava que a pressão do ar sobre o mercúrio no copo suportava o peso do mercúrio na coluna. Torricelli também observou que o nível de mercúrio no tubo variava imperceptivelmente com a variação da pressão externa.

Cálculo da pressão atmosférica em Pascal

Se você quiser determinar a quantos Pascals corresponde a pressão atmosférica, basta fazer algumas considerações simples.

O peso da coluna de mercúrio (F_P) que está dentro do tubo é igual a:

F._P = metro grama

mas a massa m de mercúrio é igual a:

m = d_Hg V (fórmula para calcular a massa)

no qual:

D_Hg = densidade do mercúrio = 1,36 10⁴ kg/m³

V = volume de mercúrio contido no tubo de vidro

Mas:

V = Sh

no qual:

S = superfície do tubo

h = altura da coluna

Portanto:

F._P = metro grama = d_Hg V grama = d_Hg s h g

A pressão é dada pela relação entre a força do peso e a superfície, portanto:

P = F_P /s=d_Hg S h g / S = d_Hg Hg

Portanto:

p = 1,36 10⁴ kg/m³ 0,760 m 9,81 N/kg = 1,01 10⁵ Pensilvânia

Portanto, o valor de 1,01 · 10 é atribuído à pressão atmosférica⁵ Pensilvânia.

O que aconteceria se a água fosse usada em vez de mercúrio no experimento de Torricelli?

sim realizou o experimento de Torricelli usando água (D_H2O = 1,00 10³ kg/m³) em vez de mercúrio, para equilibrar a pressão atmosférica precisaríamos de uma coluna de água de 10,29 metros de altura.

Claro:

P = dh_H2O G = 1,0110⁵ Pensilvânia

Do qual:

h_H2O = 1,01 10⁵ / (dg) = 1,01 10⁵ / (1,00 10³ 9,81) = 10,29 metros

Exercício 1

Você chega a um lugar nas altas montanhas onde a pressão atmosférica é 10% menor que a pressão atmosférica ao nível do mar.

Sob tais condições, qual seria a altura da coluna de mercúrio usada no experimento de Torricelli?

Você pode encontrar o exercício aqui: altura da coluna de mercúrio nas altas montanhas.

Exercício 2

Se no experimento de Torricelli tivesse sido usado ácido sulfúrico em vez de mercúrio (densidade = 1834 kg/m³) Qual seria a altura da coluna para poder medir a pressão atmosférica?

Você pode encontrar o procedimento aqui: barômetro de ácido sulfúrico.

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