Basicamente, o barômetro é um instrumento usado para testar a pressão atmosférica, essencialmente, o peso do ar. Este instrumento foi inventado por Evangelista Torricelli, em 1643.
Porém, o barômetro atual tem algumas formas diferentes, por exemplo: o barômetro a base de água, o barômetro aneroide e o digital. O primeiro é semelhante à invenção original de mercúrio, que consistia em um recipiente de vidro lacrado, com bico estreito, cheio pela metade de líquido.
Por outro lado, o barômetro aneroide se constitui de uma pequena célula feita de uma liga de berílio/cobre, que se expande ou contrai com base na pressão atmosférica. Entretanto, os mais modernos e menores barômetros, são os digitais. Estes são encontrados em unidades de GPS.
História do barômetro
Em 1630, Giovan Battista Billiani mandou uma carta para Galileu Galilei, na qual instigava o cientista a desvendar o motivo pelo qual o experimento com transporte de água não ter funcionado.
Em síntese, o experimento ao qual Billiani se questionava, era composto por uma bomba de sucção sobre uma ladeira de 21 metros, utilizada para sugar a água. Posteriormente, Galileu descobriu que os limites da bomba de sucção eram 11 metros de coluna de água.
Assim, ele compartilhou os resultados com seu discípulo, Torricelli, que deu continuidade aos estudos. Porém, nesses estudos, e com o auxílio de Vincenzo Viviani, ambos conseguiram provar que o ar possuía peso.
No início de suas experiências, Torricelli, projetou um protótipo de barômetro, com mais ou menos 18 metros, que utilizava água. Porém, o experimento precisa de uma análise mais criteriosa e, de certo modo, mais detalhada, devido às dimensões do objeto em questão.
Desse modo, ele substituiu a água por mercúrio, por ser um material 13 vezes mais denso, o que possibilitou a redução do tubo de vidro para 90 centímetros.
Os procedimentos de Torricelli
Evangelista Torricelli, inventou o barômetro por meio de um procedimento científico, no qual as suas etapas foram divididas na seguinte maneira:
- Utilizou um tubo capilar de 90 cm de comprimento fechado em uma extremidade, onde uma das extremidades foi fechada com seu dedo polegar.
- Colocou mercúrio (Hg) no tubo capilar, o que também é utilizado em termômetros.
- Posicionou o tubo capilar cheio de mercúrio na posição vertical dentro de um recipiente maior, também com mercúrio, e retirou seu dedo.
- O mercúrio no interior do tubo escoou até os 76 cm da altura do mesmo
- A extremidade aberta do tubo permitiu à exposição à atmosfera, que foi responsável pela evacuação do mercúrio até 76 cm.
- Torricelli realizou vários testes, em diferentes altitudes, e concluiu que a pressão atmosférica variava, pois mudava a altura do mercúrio.
Explicação do evento
O fato do mercúrio se estabilizar a certa altura do tubo é explicado porque o ar atmosférico exerce pressão sobre toda a superfície livre do mercúrio contido no recipiente maior. Portanto, essa pressão sustenta a coluna de mercúrio no interior do tubo.
Conforme o teorema de Stevin, os pontos A e B, localizados no mesmo líquido e no mesmo plano horizontal, sofrem a mesma pressão. Neste sentido, Stevin definiu que no ponto A a pressão exercida corresponde à pressão atmosférica.
Por outro lado, a pressão no ponto B é a pressão da coluna de mercúrio de altura h que atua. Sendo assim, podemos concluir que:
Patm = u.g.h
Onde:
U – massa absoluta
g – aceleração
h – altura
Funcionamento do barômetro
Basicamente, o barômetro funciona da seguinte maneira: A altura da coluna de mercúrio varia conforme a altitude em que se realiza a medida. Vale lembrar que em altitudes elevadas, a pressão atmosférica diminui.
Por outro lado, em altitudes inferiores, a pressão atmosférica tende a aumentar. No entanto, foi a partir do estudo de Torricelli que se passou a considerar a pressão normal (altura do mar), equivalente a 760 mmHg (1 atm).
Já o barômetro digital é encontrado em unidades dedicadas de GPS e até mesmo em relógios. Assim, substituem todas as partes mecânicas por um transdutor simples de detecção de pressão, que mede a pressão em Pascal.
Contudo, esses barômetros digitais precisam ser calibrados para fornecer uma leitura mais precisa. Neste sentido, é preciso inserir dados de altitude, embora com o tempo o barômetro descubra, de forma correta, suas próprias leituras.
Sistema no Celular
O sensor barométrico em um smartphone está relacionado ao GPS. Assim, esse sensor pode ser muito útil para corredores e ciclistas, por exemplo, que desejam saber a metragem de sua subida. Por outro lado, pode ser usado por pessoas curiosas que estão viajando em uma serra ou de avião.
A propósito, pode ser utilizado por usuários que precisam saber dados sobre as mudanças de pressão, como, por exemplo: tempestades, frente fria ou furacão. Contudo, o barômetro no GPS, funciona como uma fonte de dados suplementar para o sensor GPS.
Neste sentido, ele adiciona medições de altitude par maior precisão, pois a pressão atmosférica está diretamente relacionada à altitude. Assim, o barômetro também pode funcionar como um altímetro.
O barômetro aneroide
O barômetro aneroide é mecânico e sem líquido, além de possuir menos precisão que o barômetro a base de líquido. Apesar disso, é mais portátil.
Assim, o barômetro aneroide é formado por uma câmara de metal parcialmente evacuada, com uma mola no seu interior, que evita o esmagamento.
Basicamente, a câmara se comprime quando a pressão cresce e se expande e quando a pressão diminui. Portanto, a pressão é medida pelo movimento da câmara, transmitido a um ponteiro sobre o mostrador que está calibrado em unidade de pressão.
A propósito, este tipo de barômetro é frequentemente utilizado em barógrafos, aparelhos que gravam mudanças de pressão, fazendo a função do altímetro.
Unidade padrão de pressão
Em síntese, a unidade de medida utilizada na medição de pressão é o Pascal (Pa) – (1 Newton/1m²), de acordo com o Sistema Internacional (SI). Porém, os meteorologistas têm usado a unidade milibar (1 mb = 100 Pa), para medir a questão da pressão atmosférica.
Utiliza-se ainda a unidade milímetros de mercúrio (mmhg) ou polegadas de mercúrio. Portanto, utilizando a unidade Pascoal, ou ainda a unidade milibar, tem-se que a pressão média do ar ao nível do mar é 101, 325 KPa ou 101, 25 mb ou ainda 760 mm Hg.
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Fontes: Oficina da Net, Mundo Educação, Brasil Escola
Imagens: Leskanaris, Arts Dot, Wikiwand, Insmart, Gizmodo, Dreamstime
