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Laboratório de Fluidos, Ondas e Calor
Prof. Dr. Emilio Ramos Cintra
Relatório do Experimento 2 :
Pressão atmosférica e vácuo
Estudantes: Nome: Diego Lopes Alves Curso: Eng. Elétrica Matrícula: 20191011060076 Nome: Gabriela Guilharde C. Lima Curso: Eng. Cartog. e de Agrim. Matrícula: 201810111990088 Campus Goiânia, 28 de junho de 202 1.
Introdução
Pressão atmosférica ou pressão barométrica é a força exercida, por unidade de área, pela coluna de ar atmosférico acima de nós. A pressão atmosférica pode ser dada em diversas unidades, sendo as mais comuns o atm (atmosfera) e o pascal (1 atm = 1,01.105 Pa). Além disso, a pressão atmosférica é uma grandeza escalar resultante da colisão entre inúmeras moléculas presentes no gás atmosférico e os corpos inseridos nesse gás. e o pascal (1 atm = 1,01.105 Pa). Além disso, a pressão atmosférica é uma grandeza escalar resultante da colisão entre inúmeras moléculas presentes no gás atmosférico e os corpos inseridos nesse gás. A atmosfera pode ser compreendida como um fluido. Dessa forma, a pressão exercida sobre os corpos imersos na atmosfera depende da profundidade em que esses corpos se encontram. Portanto, os maiores módulos de pressão atmosférica estão em alturas iguais ou menores que o nível do mar. Quanto maior for a altitude, menor será o módulo da pressão atmosférica, já que, em regiões mais altas, o ar torna-se rarefeito em decorrência de sua menor densidade. De acordo com a lei de Gay-Lussac, utilizada para explicar as transformações isocóricas (volume constante) sofridas por gases ideais, a pressão e a temperatura de um gás são grandezas diretamente proporcionais. Portanto, sempre que houver aumento da pressão atmosférica, haverá aumento da temperatura. É justamente por isso que, em maiores altitudes, a temperatura tende a ser menor do que ao nível do mar. Nesse contexto, também entra a definição de vácuo, a definição mais simples de vácuo poderia ser: vácuo é qualquer pressão menor que a pressão atmosférica. Já pela definição de Marquardt (1999), mais ampla, vácuo é qualquer volume de gás contendo menos partículas, moléculas ou átomos (menor densidade de partículas ou pressão de gás) que a atmosfera externa que o envolve.
- Tente abrir a câmara para vácuo por suas tampas superior e inferior.
- Abra a válvula de entrada de ar da câmara e tente abri-la novamente.
- Anote suas observações. Efeito do vácuo sobre o volume de um balão semi-inflado
1. Feche a câmara para vácuo, vedando-a de tal modo que não ocorra entrada de ar pelas laterais de
suas aberturas superior e/ou inferior.
- Verifique se a mangueira da câmara está acoplada na entrada (aspiração) da bomba de vácuo.
- Feche a válvula de entrada de ar e abra a válvula de saída de ar da câmara.
- Ligue a bomba de vácuo (siga a ordem correta de abertura e fechamento de válvulas para colocar a bomba em funcionamento, de acordo com as instruções do manual do fabricante).
- Após cerca de 0,5 min com a bomba ligada, feche a válvula de saída de ar da câmara.
- Desligue a bomba (siga procedimento adequado, de acordo com as instruções do manual do fabricante).
- Tente abrir a câmara para vácuo por suas tampas superior e inferior.
- Abra a válvula de entrada de ar da câmara e tente abri-la novamente.
- Anote suas observações. Propagação do som no ar rarefeito
- Coloque um aparelho sonoro (despertador ou celular) no interior da câmara.
- Faça-o emitir som com a câmara vedada. Verifique a intensidade do som emitido pelo aparelho.
- Feche a válvula de entrada e abra a válvula de saída de ar da câmara.
- Ligue a bomba de vácuo (siga o procedimento adequado).
- Após cerca de 0,5 min, feche a válvula de saída de ar da câmara e desligue a bomba (seguindo procedimento adequado).
- Verifique se ocorreu alguma alteração na intensidade do som emitido pelo aparelho.
- Abra a válvula de entrada da câmara.
- Anote suas observações. Ebulição da água em “baixa” temperatura
1. Adicione cerca de 50 ml de água em um béquer.
- Aqueça a água na chapa aquecedora (ou em suporte com lamparina) até a uma temperatura superior a 40◦.
- Coloque o béquer com a água no interior da câmara, fechando-a.
- Feche a válvula de entrada e abra a válvula de saída de ar da câmara.
- Ligue a bomba de vácuo (siga o procedimento adequado).
- Mantenha-a ligada até observar a ebulição da água.
- Feche a válvula de saída da câmara e desligue a bomba (seguindo procedimento adequado).
- Abra a válvula de entrada de ar da câmara.
- Anote suas observações
Análise e Discussão dos Resultados Experimentais
Se considerarmos a Equação 3.5 (PV = nRT), equação de estado dos gases ideais, e que o ar
sob temperatura ambiente e baixas concentrações, assim baixas pressões é um gás ideal. Logo
no interior da câmara a pressão teve uma variação com o tempo, ou seja, diminui ao passo que
a bomba retira ar do sistema (câmara). No lado direito da Equação 3.5; ignorando pequenas
variações, a temperatura do ar no interior da câmara (T) se manteve constante assim como a
constante R; já o número de mols de ar (n) varia com o tempo ao passo que a bomba retira ar
do sistema no processo de sucção. No lado esquerdo da Equação 3.5, o volume (V) da câmara
é constante, logo a pressão (P), no interior da câmara, diminui a uma taxa proporcional ao fluxo
de ar que é retirado da câmara. Isso significa que neste processo a pressão (P) no interior da
câmara depende diretamente da quantidade de mols de ar (n) em seu interior.
Sendo assim as observações vistas da equação acima influenciam diretamente nos
experimentos observados, tendo como principal fator o vácuo na parte interior do cilindro
abaixando diretamente a pressão do ar.
No experimento 1 com a retirada do ar do cilindro a baixa pressão e a falta de volume em seu
interior, a pressão exterior sobre a tampa, ou seja, a pressão atmosférica impede que a tampa
possa ser aberta facilmente, sendo possível apenas após a abertura e entrada de ar na parte
interna do cilindro elevando novamente sua pressão e a igualando a pressão atmosférica, assim
a baixa pressão dentro do cilindro devido a sucção do ar impede que a tampa seja facilmente
retirada.
No experimento 2, observamos que a bexiga ao passo que a pressão no interior da câmara se
reduzia, o ar no interior da bexiga se expandia fazendo com que ela aumentasse seu volume e
após a abertura do registro com a entrada de ar a pressão interna se estabelece em relação a
pressão atmosférica como já falamos no experimento 1, No início do processo, quando se tinha
muitas moléculas de ar no interior do sistema (pressões próximas a 1atm) a pressão variava de
uma forma constante ditada pela velocidade de sucção da bomba, mas quando o número de
moléculas ficava cada vez menor a velocidade de sucção da bomba também era menor assim
como a quantidade de moléculas que eram retiradas. Logo a pressão, no final do processo de
sucção, teve uma taxa de variação no tempo menor quando comparado com a taxa de variação
no início do processo de sucção, a bexiga nesse contexto pode ser comparada aos nossos
Bibliografia
HELERBROCK, Rafael. "Pressão atmosférica"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/pressao-atmosferica.htm. Acesso em 28 de junho de 2021. Marquardt, N. Introduction to the Principles of Vacuum Physics. Institute for Accelerator Physics and Synchrotron Radiation. Dortmund, 1999. Chambers, A.; Fitch, R.K.; Halliday, B.S. Introduction. In:______. Basic Vacuum Technology. 2nd ed. Philadelphia: Iinstitute of Physics, 1988.
