Substância (à pressão norma de 1,0 atm) | Densidade(g/cm³) | Substância (à pressão norma de 1,0 atm) | Densidade(g/cm³) |
Gases | Líquidos | ||
Hidrogênio | 0,00009 | Gasolina(a 15ºC) | 0,74 |
Ar | 0,00129 | Álcool etílico(a 0ºC) | 0,79 |
Oxigênio | 0,00143 | Água do mar(a 0ºC) | 1,03 |
Hélio | 0,000179 | Água(a 4ºC) | 1,00 |
Dióxido de Carbono | 0,00198 | Sangue(a 25ºC) | 1,01 |
Sólidos(a 0ºC) | Glicerina(a0ºC) | 1,26 | |
Madeira jacarandá | 0,87 | Mercúrio(a 0ºC) | 13,6 |
Madeira baraúna | 1,23 | ||
Madeira benguê | 0,41 | ||
Gelo | 0,92 | ||
Papel | de 0,7 a 1,2 | Magnésio | 1,75 |
Osso | de 1,7 a 2,0 | ||
Vidro | de 2,4 a 2,8 | ||
Alumínio | 2,70 | ||
Ferro | 7,9 | ||
Aço | 7,9 | ||
Cobre | de 8,9 | ||
Prata | 10,9 | ||
Chumbo | 11,3 | ||
Urânio | 18,7 | ||
Ouro | 19,3 |
Uma experiência simplesEsta experiência mostra que a densidade de fluidos como a água não é sempre a mesma, mudando conforme a quantidade de substâncias que a ela são acrescentadas. Se você observar na tabela, a densidade da água salgada é maior que a densidade da água "doce", portanto é bem mais fácil flutuar na água do mar do que na piscina.Para realizar esta experiência você vai precisar de: |
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Como fazer:Encha o copo com água. Coloque o ovo. Você observará que o ovo afunda na água, pois a densidade do ovo é maior do que o da água.Vá colocando sal à água e mexa com cuidado. O ovo vai subir ligeiramente. Vá acrescentando mais e mais sal à água, até que o ovo flutue na superfície do fluido. Observe que a densidade do ovo continua a mesma, o que mudou foi a densidade da água.
Concluindo: podemos notar que a água salgada apresenta uma densidade maior que a água "doce".A imagem abaixo apresenta uma pessoa flutuando no Mar Morto,na Palestina. Devido ao clima, a água da superfície se evapora e o sal dissolvido permanece, tornando a água ainda mais salgada. A quantidade de sal normal nos mares é de 2% a 3%. No Mar Morto essa concentração é em torno de 27%, aumentando com a profundidade. Portanto, a quarta parte do Mar Morto constitui-se de sal dissolvido em água.
Se você está interessado em conhecer uma pequena história sobre Arquimedes, clique aqui
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Teorema Fundamental da Hidrostática ou Teorema de StevinNa figura (2) estão mostrados os pontos 1 e 2, no interior de um fluido de densidade d. A diferença de nível entre esses pontos é h. Considere uma porção do líquido, de forma cilíndrica, imaginada como estivesse isolada do restante do líquido. Esta porção está em equilíbrio sob a ação de seu próprio peso e das forças que o restante do líquido exerce sobre ela. Estas forças estão indicadas na figura 1. Observe que , como o cilindro está em equilíbrio a força resultante que atua no sistema é nula. Podemos, então, escrever que: |
(figura2) | (1) |
Sendo pl a pressão na superfície superior (ponto 1), p2 a pressão na superfície inferior (ponto 2) e S a área dessas superfícies, temos: |
Se m é a massa da porção cilíndrica e V o seu volume, podemos expressar o peso desta porção da seguinte maneira: Sabendo que: |
Substituíndo as equações (5)e (6) na equação (4), obtemos: E substituindo as equações (2), (3) e (7) na equação (1), obtemos a equação fundamental da Hidrostática. Ou melhor: Esta equação nos mostra que a pressão no ponto 2 é maior que no ponto 1 e que o aumento da pressão, ao passarmos de 1 para 2, é dado por dgh. |
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Por exemplo: Em um tubo de vidro, contendo água, considere os pontos (1) e (2) mostrados na figura ao lado deste exercício. O aumento de pressão ao se passar do ponto (1) para o ponto (2), no S.I. será: |
Supondo que um dos pontos se encontre na superfície do líquido e que o outro ponto esteja a uma profundidade h. A pressão no primeiro ponto será a pressão atmosférica local e, então, a pressão p, no segundo ponto, pode ser obtida pela relação: |
Onde
A pressão que o fluido exerce em um determinado ponto, é denominada pressão Hidrostática ou pressão Efetiva, dada por:
Onde
Obs.1)A pressão efetiva depende somente da densidade do fluido, da altura do fluido acima do ponto considerado e da aceleração gravitacional, independendo do formato e do tamanho do recipiente.
Obs.2) Concluímos que todos os pontos de uma mesma superfície horizontal (situados a uma mesma profundidade h) e pertencentes a um mesmo líquido em equilíbrio possuem a mesma pressão.
obs.3) A figura abaixo mostra dois recipientes com alturas iguais , mas com formatos diferentes. Estão totalmente preenchidos com o mesmo líquido . A área do fundo dos recipientes é igual e estão em um local onde a aceleração da gravidade é igual 10 m/s².É fácil perceber que, neste caso, embora as forças no fundo dos três recipientes tenham intensidades iguais, as quantidades de líquidos, e portanto os pesos, são diferentes. A esse fato se costuma dar o nome de paradoxo hidrostático. Na verdade o paradoxo é apenas aparente, pois o fato de a força no fundo ter intensidade menor que o peso (primeiro recipiente) ou maior (segundo recipiente) explica-se pela reação das paredes do recipiente à força com que o líquido age sobre elas.
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SimulaçãoNesta simulação java a pressão hidrostática de um líquido é medida por um manômetro em forma de U.
Na parte de cima da camada de vermelho há uma membrana que se deforma com a variação de pressão.Com o aumento de pressão o fluido no tubo conectado (em rosa) sobe empurrando o fluido azul. O deslocamento do nível do líquido azul mede a pressão hidrostática ou pressão efetiva.
Obs.1: O líquido em azul no tubo em U é o mesmo líquido que há no tanque maior. Obs.2: Somente a pressão hidrostática está sendo medida e não a pressão atmosférica. Observe que a questão desta simulação é a relação entre pressão hidrostática e profundidade.
A direita do applet é possível optar por uma das opções de líquidos dada. Além disso, você pode escrever os valores de densidades e profundidade dentro dos espaços respectivos.
À direita em baixo, o applet indicará a pressão hidrostática medida em hPa.
Você pode aumentar ou diminuir o manômetro pressionando o botão do mouse.
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Créditos do applet:© Walter Fendt, 1999-02-03
© Traduzido por: Antonio F. de Moraes Filho, Miriam G. de Castro e Juliana M. Marques Giordano - CEPA
Última modificação: 2002-02-17
Você pode observar que a pressão hidrostática da água aumenta de 1 hPa para cada cm de profundidade. A ar, como qualquer substância próxima à Terra, á atraído por ela, isto é, o ar tem peso.Em virtude disto, a camada atmosférica que envolve a Terra, atingindo uma altura de dezenas de quilômetros, exerce uma pressão sobre os corpos nela mergulhados. Esta pressão é denominada Pressão Atmosférica. Na verdade, vivemos no fundo de um oceano de ar e que esse oceano, como a água de um lago, exerce pressão nos corpos nele imersos.
Até a época de Galileu (século XVII), a existência da pressão atmosférica era desconhecida pela maioria das pessoas. Torricelli, físico italiano, contemporâneo de Galileu, realizou uma famosa experiência que, além de demonstrar que a pressão existe realmente, permitiu a determinação de seu valor.
Torricelli realizou a seguinte experiência:
Encheu de mercúrio (Hg) um tubo de vidro com mais ou menos 1 metro de comprimento; em seguida fechou a extremidade livre do tubo e o emborcou numa vasilha contendo mercúrio. Quando o dedo foi retirado, a coluna de mercúrio desceu, ficando o seu nível aproximadamente 76 cm acima do nível do mercúrio dentro da vasilha.
Torricelli concluiu que a pressão atmosférica,patm, atuando na superfície livre do líquido no recipiente, conseguia equilibrar a coluna de mercúrio. O espaço vazio sobre o mercúrio, no tubo, constitui a chamada câmara barométrica, onde a pressão é praticamente nula(vácuo).
Como a altura da coluna líquida no tubo era de 76 cm, Torricelli chegou à conclusão de que o valor da pressão atmosférica,patm,ao nível do mar , equivale à pressão exercida por uma coluna de mercúrio de 76 cm de altura, isto é:
A pressão de 76 cmHg é denominada pressão atmosférica normal e equivale a outra unidade prática de pressão chamada atmosfera(atm).
Conhecendo a densidade do mercúrio, a aceleração da gravidade local e a altura da coluna de mercúrio, calculamos o valor da pressão atmosférica ( ao nível do mar) em N/m².
Depois de Torricelli, o cientista francês, Pascal, repetiu a experiência no alto de uma montanha e verificou que o valor da pressão atmosférica era menor do que ao nível do mar. Concluiu, então, que quanto maior for a altitude do local, mais rarefeito será o ar e menor será a espessura da atmosfera que está atuando na superfície do Hg.
A tabela abaixo indica a variação da pressão atmosférica com a altitude.
Como vimos, o ar não é desprovido de peso, portanto exerce uma pressão na superfície da Terra. Essa pressão desce (diminui) com a altitude.
A atmosfera é constituída por uma mistura gasosa cujos principais componentes são o oxigênio e o nitrogênio.
Pode-se considerar que a composição química básica do ar atmosférico é invariável, com exceção do dióxido de carbono e vapor d'água, cujas concentraçõe podem sofrer grandes variações de uma região para outra. As concentrações de ozônio, doóxido de enxofre, óxidos de nitrogênio, monóxido de carbono, que estão relacionadas com as atividades humnas, também podem variar.
Do ponto de vista ecológico, os dois componentes mais importantes do ar são o oxigênio e o dióxido de carbono, que estão envolvidos nos processos de respiração e de fotossíntese. O nitrogênio também é muito importante como elemento componente das células vivas, porém é tão abundante que não desperta maior preocupação ecológica.
A composição da atmosfera varia em função da altitude. Considera-se que a Atmosfera é formada por cinco regiões:
Troposfera-as condições climáticas acontecem na camada inferior da atmosfera, chamada troposfera. essa camada se estende até 20 km do solo, no equador, e aproximadamente 10 km nos pólos.As espécies químicas principais são o gás nitrogênio e gás oxigênio. Estratosfera-a estratosfera chega a 50 km do solo. A temperatura vai de 60ºC negativos na base ao ponto de congelamento na parte de cima. A estratosfera contém o gás nitrogênio, o gás oxigênio, o ozônio e algum vapor d'água. Mesosfera-O topo da mesosfera fica a 80 km do solo. É muito fria, com temperturas abaixo de 100º negativos. A parte inferior é mais quente porque absorve calor da estratosfera. Termosfera-o topo da termosfera fica a cerca de 450 km acima da superfície terrestre. è a camada mais quente, uma vez que as raras moléculas de ar absorvem a radiação do Sol. Exosfera- a camada superior da atmosfera terrestre fica a mais ou menos 900 km acima da superfície. O ar é muito rarefeito e as moléculas de gás escapam constantemente para o espaço.
Créditos:
As figuras (1), (2) , (3)e (4) desta página foram digitalizadas do livro Curso de Física de Antonio Máximo e Beatriz Alvarenga, volume 1.
A figura (5) foi digitalizada do livro Aprendendo Física de Marcos Chiquetto, Bárbara Valentim e Estéfano Pagliari, volume 1.
A figura (6) foi digitalizada do livro Os Fundamentos da Física de Ramalho, Nicolau e Toledo, volume 1.
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Pressão Atmosférica
Altitude(metros)
Pressão atmosférica (cmHg)
0
76
500
72
1000
67
2000
60
3000
53
4000
47
5000
41
6000
36
7000
31
8000
27
9000
24
10000
21
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A atmosfera da Terra
Elemento
Percentual
Nitrogênio
em torno de 78%(percentual constante)
Oxigênio (02
em torno de 21%(percentual constante)
Argônio(Ar)
em torno de 1% (percentual constante)
Outros: vapor de água, ozônio, bióxido de carbono
percentual variável
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