menu_topo

Fale com o professor Lista geral do site Página inicial Envie a um amigo Autor

Barômetros e Manômetros

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Introdução
Existe uma ampla diversidade de aparelhos capazes de medir o valor de uma pressão. Aqueles encarregados de medir a pressão atmosférica (ou valores próximos dela) denominamos por barômetros e reservamos a denominação de manômetros para os utilizados para medir a pressão exercidas pelos fluidos em geral.

Barômetros
São instrumentos destinados à medida da pressão atmosférica ou valores próximos dela.

Barômetros de mercúrio
Sabe-se que uma coluna líquida de altura h, densidade absoluta 
m , num lugar onde a aceleração da gravidade vale g, exerce na sua base uma pressão que equilibra a pressão atmosférica Patm, donde se conclui pela relação: Patm= mhg . Dessa relação resulta a possibilidade de se medir a Patm através do conhecimento das medidas  m, h e g. Usa-se freqüentemente, como líquido, o mercúrio, por sua grande massa específica (o que torna 'pequeno' o valor de h).

Exprimindo-se m,  g e h no antigo sistema CGS, tem-se Patm em bárias; se medidos com unidades do S.I.U. teremos Patm em pascal (Pa). Na prática, é comum medir-se Patm  em milímetros de mercúrio (mm de Hg); unidade igual à pressão exercida por uma coluna de mercúrio de 1 mm de altura, estando o Hg a 0oC e sob a ação da aceleração normal da gravidade.

É claro que as condições reais de medida não permitem a leitura de um barômetro de mercúrio diretamente em mm de Hg; torna-se necessária uma substituição dos dados, já em mãos, por outros equivalentes a eles, mas nas condições normais de pressão e temperatura, isto é, uma 'correção' deve ser feita (normalmente isso é feito através de tabelas).

1- Barômetro de cuba
Toma-se um tubo de vidro de comprimento próximo de 1 m, de secção constante ou não, fechado numa das extremidades; enche-se de mercúrio e, tapando a extremidade livre, emborca-se o
tubo em uma cuba também contendo mercúrio.

  

A superfície superior do líquido, no tubo, estacionará à altura h acima do nível de Hg contido na cuba. Conhecendo a densidade absoluta do mercúrio, m e a aceleração da gravidade no local, g, determina-se a pressão atmosférica ambiente. Esse procedimento é a síntese da experiência de Torricelli.
São aparelhos fieis, porém são também frágeis e de difícil transporte; por isso seu uso se limita aos laboratórios.

 

2 - Barômetro normal
Determina a pressão com boa precisão (0,01 mm de Hg); serve mesmo como padrão para a aferição de outros barômetros.

Compõe-se de um tubo em forma de J, com cerca de 80 cm de altura e 2 cm de diâmetro, fixo a um suporte que permite mantê-lo na vertical; a leitura é feita por meio de uma escala adaptada a ele e vizinha do tubo, ou, ainda, com o auxílio de um catetômetro.
A fim de evitar um fenômeno excessivo de capilaridade, o tubo tem suas extremidades 'alargadas'.

Para maior precisão pode-se, ainda, utilizar um termômetro (para corrigir o efeito da temperatura sobre os comprimentos e densidade do mercúrio), assim como lupas e nônios.

3 - Barômetro de Fortin
Além de oferecer medidas de maior precisão, caracteriza-se por ser transportável.

O tubo barométrico (80cm) vem protegido por uma guarnição de metal onde se encontra a escala graduada em milímetros.

O recipiente de vidro onde é emborcado o tubo barométrico possui em seu interior base de camurça; um parafuso de regulagem age sobre ela e permite levantar ou abaixar o nível de mercúrio da cuba. O objetivo disto e fazer coincidir aquele nível com o vértice de um cone de marfim, fixo ao aparelho e ao qual corresponde o zero da graduação da escala.

Portanto, antes do uso deste aparelho, é indispensável "graduar” a coluna de mercúrio a partir da superfície livre da cuba, isto é, fazer com que a ponta de marfim toque essa superfície.

Barômetros metálicos
Caracterizam-se por não possuírem coluna barométrica, por serem cômodos e portáteis, embora menos precisos. Conforme se observa abaixo, constam de uma caixa metálica com uma cobertura flexível ('corrugada') que ao ser pressionada pela atmosfera cede um pouco; este pequeno deslocamento se transfere a um multiplicador até agir sobre a agulha encarregada de marcar a pressão sobre a escala.

 

1 - Barômetro aneróide (aneróide = 'sem líquido')
O dispositivo sensível à pressão é um tubo fechado, metálico, de paredes muito delgadas; constitui uma superfície toroidal não completa e desprovida de ar internamente.

Na ilustração destaca-se que, um aumento de pressão provoca a força DF = Dp.S num sentido e a Df = Dp.s  no sentido oposto; sendo S > s,  por ser a exterior, resulta  DF > Df.  S e s são as
áreas das faces externa e interna do toróide.

Assim, um aumento de pressão aproxima os extremos A e B e uma diminuição os afasta.
Com, K constante do aparelho e
DAB = variação da distância AB, temos

portanto, DAB é inversamente proporcional a Dp.

Uma engrenagem leve e um ponteiro ampliam as variações DAB  , que podem ser lidas numa escala funcional (isto é, já aferida e expressa em unidades de pressão).

2 - Barômetro de Vidi

Mede a pressão atmosférica tomando como referencia as deformações determinadas pelas variações dela própria sobre uma caixa metálica B, hermeticamente fechada na parte superior por uma lamina de aço ondulada e muito flexível; no seu interior é feito o vácuo (rarefação industrial). Um ponteiro A amplia as deformações e percorre uma escala funcional.

3 - Barômetro registrador de Richard

Caracteriza-se pelo fato do ponteiro terminar em estilete e gravar as variações de pressão sobre uma folha de papel conveniente, enrolada num cilindro que gira em movimento uniforme. Um mecanismo de relojoaria pode, por exemplo, fazê-lo dar uma volta em uma semana, ao cabo da qual teremos registradas todas as pressões que se sucederam.

Manômetros

Medem a pressão de fluidos encerrados em recipientes,em particular, dos gases.

1 - Manômetro de mercúrio (extremidade aberta)

Consta de um tubo como o ilustrado a seguir, cuja extremidade pode ser adaptada ao recipiente R em estudo. A pressão interna dele pode ser calculada pelo desnível de mercúrio: p = pa + mgh onde p é a pressão incógnita, pa é a pressão atmosférica reinante, mgh é a pressão hidrostática (m é a densidade absoluta do Hg, g é o valor absoluto da aceleração local devido à gravidade e h é o desnível, tomado com sinal conveniente).

2 - Manômetro de mercúrio (extremidade fechada)

Usado para fortes pressões. Tem-se: p = pB + mgh , onde pB é a pressão do ar (rigorosamente, vapor de mercúrio) aprisionado na extremidade fechada, oposta à que está ligado o recipiente R.

É prático fazer pB = 0; para tal é suficiente retirar o ar de B e desprezar a tensão dos vapores de Hg que aí permanecem.

2 - Manômetro de água
É usado para pequenas pressões. É o de Hg onde se substitui esse liquido por água. A sensibilidade do aparelho aumenta por diversos fatores:

a) a densidade sendo 13 vezes menor que a do Hg, uma mesma variação de pressão provoca variação da altura da coluna 13 vezes maior;
b) a capilaridade é menor porque a tensão superficial o é;

3 - Manômetro metálico

 
É o mais empregado na indústria. É um barômetro aneróide em que a pressão variável é a interna ao tubo metálico; aí não se faz vácuo e, pelo contrário, o aparelho é ligado ao recipiente cuja pressão se quer medir.

 


Copyright © Luiz Ferraz Netto - 2000-2011 ® - Web Máster: Todos os Direitos Reservados

Nova pagina 1