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Sua majestade ... o barômetro

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

 Introdução
O tempo meteorológico tem uma influência marcante sobre a Natureza. Também o bem-estar social, mental e físico do corpo humano depende, de maneira acentuada, das variações desse tempo. A nossa saúde e mesmo a nossa vida muitas vezes são ameaçadas pelos maus tempos, temporais, trovoadas, etc. O tempo já decidiu, inúmeras vezes, o destino de povos, a vitória ou a derrota de nações nas batalhas ou mesmo o desenvolvimento de uma dada região. Hora por hora, dia por dia, o tempo tem influenciado as decisões dos homens. É aconselhável penetrar, então, um pouco na ciência da previsão do tempo, que é a meteorologia.

Meteorologia
A meteorologia, hoje em dia, é uma ciência exata, cujos resultados visíveis para o grande público são os boletins diários das estações meteorológicas. As previsões destas estações abrangem, em geral, regiões bastante extensas. Isto tem seu inconveniente pois, infelizmente, só poderá indicar o caráter principal do tempo esperado. Por este motivo, não é de se estranhar o fato corriqueiro de que o tempo real mostre variações locais contrárias às previsões. Como complemento aos boletins meteorológicos tornam-se, pelo que foi dito, também necessárias as observações locais. Para fazer estas observações, é relativamente fácil e satisfatório o uso de um barômetro adequado.

Para evitar erros, é bom aprender o modo de trabalho desse aparelho inteligente. Uma vez compreendidas as reações e correlações dos diversos fatores que determinam o tempo, é de interesse acertar, sempre com maior precisão, as previsões do tempo, com a ajuda de um barômetro.

A pressão do ar e o barômetro
O Globo Terrestre está recoberto por uma camada de ar, chamada de atmosfera ou de mar atmosférico. Como toda massa física (mergulhada num campo de gravidade) o ar também tem peso. O peso do ar varia sempre e em todos os lugares. A temperatura e o conteúdo de água são fatores que afetam o peso do ar. Enquanto o termômetro só indica a temperatura atual, o higrômetro só mostra a umidade relativa, o barômetro serve para medir a pressão do ar, mostrando as condições atmosféricas vindouras prognosticando, assim, as variações do tempo.

As massas atmosféricas aquecidas pelo Sol aumentam de volume, empurram as massas de ar frias e sobem acima delas. Este processo causa correntes atmosféricas (ventos). A mudança de temperatura causa chuvas. Nesta luta permanente entre as massas atmosféricas, formam-se ondas, semelhantes às de água corrente, cristas e vales ou turbilhões. O meteorologista chama um crista de ar como Alta, um vale como Baixa. O peso do ar (ou a pressão atmosférica) em caso de Alta é maior do que em caso de Baixa.

Barômetros
Existem barômetros de mercúrio e barômetros metálicos.

O primeiro e mais simples, denominado barômetro de Torricelli, consiste de um tubo de vidro de 80 cm. Este tubo, completamente cheio de mercúrio, é emborcado numa tina, também contendo mercúrio. Parte do mercúrio passa do tubo para a tina, deixando uma câmara de vácuo na parte superior.

Na pressão atmosférica média, ao nível do mar, a coluna de mercúrio neste tubo de vidro fica a 76cm acima do nível do mercúrio da tina.

Quando a pressão atmosférica aumenta, mais mercúrio do recipiente penetra no tubo, ou seja, o nível de mercúrio no tubo aumenta ¾ popularmente se diz que o barômetro sobe. Se a pressão diminui, uma certa quantidade do mercúrio volta ao recipiente, ou seja, o nível de mercúrio no tubo diminui ¾ o barômetro desce.

A altura da coluna de mercúrio (ou seja, a pressão atmosférica do momento) neste tubo de vidro é legível numa escala graduada em milímetros.

A pressão atmosférica média, ao nível do mar, na temperatura de 0o C, é de 760 mm de mercúrio. É a denominada pressão normal.

O barômetro de metal (ou aneróide) consiste de uma câmara metálica (latão) de paredes delgadas, achatadas e curva em circulo, está vazia de ar e hermeticamente fechada.

Como é mais comprida por fora que por dentro, curva-se mais e fecha-se mais quando aumenta a pressão atmosférica e distende de novo, por elasticidade, quando a mesma pressão diminuí. É uma montagem que lembra o conhecido brinquedo denominado "língua de sogra".

Um sistema de alavancas transmite estes movimentos (de 1 a 2 mm, no máximo!), já com a devida ampliação, ao ponteiro que, por sua vez, gira ao redor de uma escala circular. Gradua-se este barômetro por comparação com um barômetro de mercúrio, em geral, com escala em milímetros de mercúrio. Os barômetros de maior precisão trabalham com duas câmaras.

Os mapas meteorológicos da Europa são feitos com indicações em milímetros e em milibar. Um milibar (mbar) eqüivale a ~ 0,75 mm de mercúrio. A Inglaterra e os EUA calibram os barômetros em polegadas de mercúrio. Alguns barômetros apresentam suas escalar tanto em mm de Hg, como em mbar e ainda em polegadas.

Quando a pressão atmosférica aumenta (Alta), gradualmente o ponteiro desloca-se para a direita --- o barômetro sobe. Pelo contrário, quando a pressão diminui (Baixa), pouco a pouco o ponteiro gira para a esquerda --- o barômetro desce; o tempo piorará e, provavelmente, passará a chover. Uma baixa repentina é prognóstico de tempestade.

Os barômetros de metal são munidos, muitas vezes, de escala com inscrições sobre previsão do tempo, como bom tempo, variável, chuva etc. Entretanto, estas indicações não correspondem sempre com o caráter do tempo real. O céu pode, por exemplo, clarear-se, quando o barômetro está na Baixa e também pode haver tempo chuvoso, quando o barômetro está na Alta.

O essencial mesmo é a tendência crescente (para a direita) ou decrescente (para a esquerda) do ponteiro do barômetro que quase sempre prognostica as variações do tempo.

Devido, principalmente, à grande fragilidade de tão comprido tubo de vidro como o do barômetro de mercúrio e conseqüente grande dificuldade de transporte, 99,9% dos barômetros em uso doméstico são de metal que oferecem também vantagem de regulagem fácil para qualquer altitude e pela facilidade de sua colocação em qualquer moldura.

Posição absoluta e reduzida do barômetro
O limite inferior do mar atmosférico é, via de regra, o nível superior dos mares aquáticos ¾ onde termina o ar começa a água. Ali a coluna de ar é a mais alta, a massa de ar é a maior, por isto mais pesada. Se deixarmos o nível do mar e começarmos a subir, estaremos cada vez mais nos aproximando do limite superior do mar atmosférico. A cada lance para cima, a massa atmosférica diminui, ficando mais leve. O corpo humano sente esta diferença do peso do ar somente em grandes altitudes. Por meio de um barômetro, porém, ela pode ser medida com precisão. Levando-se um bom barômetro da mesa para o chão, o ponteiro gira, acusando quase um décimo de milímetro de mercúrio, para a direita. Subindo com o barômetro para o terceiro andar de um edifício, o ponteiro vira para a esquerda, acusando queda de pressão de 1 milímetro de mercúrio. A cada 10 metros de altitude o barômetro desce mais ou menos 1 mm. Desta forma, cada altitude tem a sua própria posição média no barômetro.

Um barômetro especial para medir alturas (altitudes acima do nível do mar) chama-se altímetro.

Um barômetro ajustado para indicar a altitude onde ele se encontra mostra sempre a posição absoluta conforme a altitude. Para a observação e a previsão do tempo o meteorologista compara as posições de barômetros instalados em vários lugares. Como não vale a pena fazer escalas para todas as altitudes, foi necessário fazer uma estandardização, ou seja, munir todos os barômetros com um mesmo tipo de escala. Hoje em dia os barômetros são ajustados, em geral, à posição reduzida ao nível do mar. Este sistema é preferível porque muitas vezes as altitudes são desconhecidas e escalas giráveis não são mais usadas. O ajuste exato do ponteiro e o controle dos barômetros em uso são altamente facilitados pelos mapas meteorológicos publicados diariamente nos jornais.

Como usar os barômetros
De modo geral o barômetro metálico encontrado em residências e escolas apresenta dois ponteiros: um preto e outro dourado.

O preto, que é o que fornecerá as indicações para a previsão do tempo, deverá ser ajustado mediante um parafuso (que tem uma fenda na cabeça) que se localiza atrás do aparelho. Ele permite um ajuste em função da altitude local. Aparelhos de procedência alemã já vem pré-ajustado para funcionamento médio entre altitudes de 0,400 a 800 metros. O ponteiro preto, em todo caso, deverá ser ajustado para ficar sempre ao redor dos 760o ( 0 metros).

O dourado, por fora do aparelho, em cima do vidro, não tem qualquer ligação com o ponteiro preto. Este ponteiro, que move-se sob a ação do botão central, serve apenas para saber se houve alguma alteração na posição do ponteiro preto. É um ponteiro de referência.

Um conselho
Ao fazer a leitura da posição do ponteiro preto, em comparação à posição do ponteiro dourado, dê sempre umas pancadinhas com os dedos no vidro do aparelho. O ponteiro preto se deslocará um pouquinho para a esquerda ou direita. A explicação dessa recomendação é simples: o barômetro funciona como o nosso ouvido. Ao subir certas altitudes (ou descê-las), os nossos ouvidos não se sincronizam, passo a passo, com a altitude na qual nos encontramos, mas sim, de repente sentimos a mudança de pressão como se tivéssemos apertado o tímpano. Assim é o barômetro também.. Ao olhá-lo, a mola talvez não tenha transmitido inteiramente a mudança.; uma pancadinha irá aliviá-la.

Dados científicos
Pressão
é uma grandeza física escalar que nos informa como as forças atuam sobre as superfícies. Ela é calculada pelo quociente entre a intensidade da força distribuída normalmente sobre a superfície e a área desta superfície. Simbolicamente: P = F/A.

No Sistema Internacional de Unidades a pressão é expressa em N/m2 e, a esta unidade, dá-se o nome de pascal (Pa).

Para a pressão atmosférica, a força em questão é o peso do ar (P), que pode ser medido em newtons, quilogramas-força e dina (unidade em desuso); a superfície em questão são todas as superfícies banhadas pelo ar atmosférico, cujas áreas podem ser medidas em metros quadrados, centímetros quadrados e milímetros quadrados.

Para pesar o ar que atua sobre uma área de 1cm2, Torricelli lançou mão de uma balança de mercúrio. Um dos pratos de mercúrio (o mercúrio da tina na experiência de Torricelli) está exposto ao ar atmosférico e, o outro prato de mercúrio (o mercúrio contido no tubo) está no vácuo (parte interior, superior, do tubo). Com este experimento ele verificou que, ao nível do mar e a 0oC, o peso de uma coluna de ar atmosférico (de altura até a exosfera) de base 1cm2 é equilibrada por uma coluna de mercúrio de 760mm de altura e base 1cm2.

O peso (P) de uma coluna de mercúrio de 760mm de altura e base 1cm2 é calculado por:

P = m.g = d.V.g = d.h.A.g = 13 600 (kg/m3).0,76 (m).10-4 (m2).9,8 (m/s2) = 10,1293 N

A pressão exercida pelo peso desta coluna sobre sua base é calculada por:

P = P/A = 10,1293 (N)/ 10-4 (m2) = 101 293 N/m2 = 101 293 Pa

A pressão atmosférica normal vale 101 293 Pa.

Outras unidades:

1 baria = 1 dina/1 cm2 = 0,1 Pa

1 B = 1 bar = 106 barias = 105 Pa

1 mB =1 milibar = 10-3 bar = 103 barias = 100 Pa  ~= 0,75 mmHg

1 kgf/m2 = 9,8 N/ 1m2 = 9,8 Pa

1 at = 1 kgf/cm2 = 9,8 N/ 10-4 m2 = 98 000 Pa

1 atm = 760 mmHg = 101 330 Pa = 1 013,3 mB

 

 

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