Questões de Física - Mecânica - Hidrostática - - Torricelli

Como uma proposta experimental prática e de baixo custo para a determinação da pressão atmosférica local, um professor de Física propõe que seus alunos façam uso de um tubo estreito com área de secção constante S e de comprimento L, aberto nas extremidades. O experimento consiste em mergulhar o tubo, com as extremidades não bloqueadas, até sua metade em um fluido de densidade D conhecida. Em seguida, a extremidade em contato com o ar é bloqueada pelo estudante e o tubo é retirado integralmente do fluido. Nestas condições, observa-se que uma coluna de comprimento L/4 do fluido permanece no interior do tubo.

Considerando que a aceleração da gravidade local é g e que quaisquer transformações envolvidas ocorram sem mudança significativa da temperatura, a pressão atmosférica local em termos dos parâmetros pertinentes é

A atmosfera terrestre é composta por vários gases que exercem uma pressão sobre a superfície da Terra. Essa pressão, denominada pressão atmosférica, depende da altitude do local, pois, à medida que nos afastamos da superfície do planeta, o ar se torna cada vez mais rarefeito, e, portanto, exerce uma pressão cada vez menor.

O físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) realizou uma experiência para determinar a pressão atmosférica ao nível do mar.

Ele usou um tubo de aproximadamente 1,0 m de comprimento, cheio de mercúrio (Hg) e com a extremidade tampada. Depois, colocou o tubo, em pé e com a boca tampada para baixo, dentro de um recipiente que também continha mercúrio. Torricelli observou que, após destampar o tubo, o nível do mercúrio desceu e estabilizou-se na posição correspondente a 76 cm, restando o vácuo na parte vazia do tubo.

Na figura, as pressões nos pontos A e B são iguais (pontos na mesma horizontal e no mesmo líquido). A pressão no ponto A corresponde à pressão da coluna de mercúrio dentro do tubo, e a pressão no ponto B corresponde à pressão atmosférica ao nível do mar.

Disponível em: https://www.fisica.net/hidrostatica/pressao_atmosferica_torricelli.php. Acesso em: 2 Maio 2023.

Suponha que, durante o experimento, Torricelli tivesse mantido o tubo mostrado na figura acima inclinado de 18º em relação à vertical.

Qual seria, nesse caso, a diferença de nível entre as superfícies livres do mercúrio fora e dentro do tubo? Se necessário, utilize: g = 10,0 m/s²; sen18º = 0,3; cos18º = 0,9.

Com o fim da pandemia da COVID-19, João retornou suas atividades de estudante do Curso de Medicina na UniEVANGÉLICA. Todos os dias ele sai de sua residência no setor Central de Goiânia às 6h30min e chega à Universidade Evangélica de Goiás - UniEVANGÉLICA às 7h45min. Ele sempre comenta com seus colegas sobre as mudanças de temperatura e que, às vezes, sente uma leve dor de cabeça. Seus colegas repetem sempre: – João, a cidade de Anápolis está, em média, 1.100 metros de altitude em relação ao nível do mar e Goiânia, em média, 880 metros.

Você tem essas queixas porque

O esquema representa a experiência feita por Torricelli. A cuba e o tubo contêm mercúrio líquido e têm como finalidade a medição da pressão atmosférica.

Verificou-se nessa experiência que, ao nível do mar, a altura da coluna de mercúrio dentro do tubo foi de 76 cm para uma pressão atmosférica de 105 N/m² e uma aceleração da gravidade de 10 m/s².

Nessas mesmas condições, substituindo-se o mercúrio por um líquido de densidade absoluta 8 × 10³ kg/m³, a altura da coluna do líquido dentro do tubo será igual a

Da conhecida experiência de Torricelli originou-se o Barômetro de mercúrio, que por sua vez foi usado para determinar a atmosfera padrão, ao nível do mar, ou seja, 1 atm = 760 mmHg.

Sabendo que a densidade do mercúrio é 13,6 g/em³ e que em um outro barômetro foi utilizado um óleo com densidade de 0,76 g/cm³, a altura indicada por esse novo barômetro, ao nível do mar, será de             metros.

Um tubo vertical e de altura H, cuja área da seção transversal uniforme vale S, possui duas porções, uma inferior fechada e uma superior aberta para a atmosfera. As duas porções estão separadas por um êmbolo isolante móvel de espessura e massa desprezíveis. A seguir, a porção inferior do tubo é preenchida com um gás ideal à temperatura T, e a porção superior, com um fluido de densidade D. Nessa configuração, o gás se encontra em equilíbrio e ocupa um volume igual à metade do volume total do tubo. Posteriormente, o gás na porção inferior é aquecido até uma temperatura T’>T, tal que, atingido o equilíbrio, metade do volume do fluido presente na porção superior do tubo extravasa.

Sabendo que a pressão atmosférica local equivale à pressão hidrostática exercida por uma coluna de altura H do fluido de densidade D aqui utilizado e que a expansão térmica do fluido na porção superior do tubo durante o aquecimento do gás é negligenciável, a temperatura T’ é dada, em termos de T, por