Como funcionam os manômetros?

Quando você verifica o tempo, se você é como a maioria das pessoas, o que mais lhe interessa são as coisas que ditam o seu vestido: Seja ou não precipitação de algum tipo pode cair do céu durante sua exposição ao ar livre, qual é a temperatura do ar e se ventoso.

Dependendo de onde você mora e da época do ano, você também pode verificar (às vezes com pavor) para ver o parente nível de umidade, para se certificar de que você está hidratado o suficiente para o suor que provavelmente se seguirá, dada uma alta leitura.

A maioria das pessoas está ciente do fenômeno da pressão atmosférica (geralmente chamada de barométrica) porque a ouvem ser mencionada como um recurso padrão das previsões do tempo, mas a maioria das pessoas não chega a investigar qual é a relação e por que o ar experimenta mudanças de pressão em tudo. Os ventos não sopram horizontalmente, enquanto a pressão é medida de cima como uma espécie de "empurrão"?

Pressão é uma quantidade na física que se aplica a quase todos os processos físicos imagináveis. Relaciona força

Formalmente, a pressão é uma medida do efeito da propagação de força (medido em newtons, ou N, no sistema de medição internacional padrão) em alguma superfície real ou matematicamente definida (medido em metros quadrados ou m²). Você pode já ter encontrado problemas de física em que uma força (como a gravidade ou você) age e se move um objeto com massa, mas a pressão é diferente porque descreve a diluição ou concentração de força.

• Imagine duas caixas sólidas diferentes, cada uma com um volume V de 10 m³ (metros cúbicos) e preenchido com um material sólido uniforme com uma densidade ρ

  metade da água, ou 0,5 kg / L, ou (500 kg / m³). Uma caixa tem 1 m de comprimento, 1 m de largura e 10 m de altura, enquanto a outra tem 2,5 m de comprimento, 2,5 m de largura e 1,6 m de altura. Nenhuma das caixas deve ser girada de sua posição. Se você quiser ter certeza de que uma plataforma próxima de aparência antiga poderia Apoio, suporte qualquer caixa, mas só poderia escolher um dos dois para confirmar isso, qual você escolheria?
  As massas dos objetos são as mesmas porque seus volumes e densidades são iguais (ρ = m / V, então m = ρV = (500 kg / m³) (10 m³) = 5.000 kg. Dado que a aceleração da gravidade na superfície da Terra é de 9,8 m / s², a força (ou peso) de cada caixa é, portanto (5.000 kg) (9,8 m / s2) = 49.000 N.
  No entanto, compare as áreas sobre as quais essas respectivas massas estão distribuídas: A primeira caixa tem uma base (comprimento vezes largura) de 1 m × 1 m = 1 m², enquanto a outra caixa tem uma base de 2,5 × 2,5 = 6,25 m². Uma vez que a pressão é igual à força dividida pela área, a caixa estreita, com menos de um sexto da área da base para trabalhar como a segunda caixa, exercerá 6,25 vezes mais pressão na plataforma como seu parceiro fará. Portanto, se a plataforma em ruínas pode suportar a primeira caixa, ela deve ser capaz de segurar a segunda sozinha também - desde que você possa levantá-la lá!

No exemplo acima, a pressão da primeira caixa em qualquer superfície na qual ela repousa é (49.000 N) / (1 m²) e o do segundo é (49.000 N) (6,25 m²). As unidades de pressão no sistema padrão são, portanto, o N / m², mais comumente chamado de pascal (Pa). Como isso parece ser uma quantidade muito pequena no mundo real, o kilopascal (kPa) é muito mais comumente usado.

O pressão da atmosfera na superfície da Terra é de cerca de101.325 Pa, ou 101,3 kPa. Por causa dos meios pelos quais os humanos determinam a pressão, entretanto, várias outras unidades estão em uso diário. Um é o torr, também conhecido como milímetros de mercúrio (mm Hg). (Quaisquer curiosidades que você tenha sobre por que este metal foi selecionado serão satisfeitas em um momento.) 101,3 kPa, também chamado de 1 atm para referência, equivale a 760 torr por este padrão. Uma vez que 1 polegada = 25,4 mm, 760 mm Hg = (760 / 25,4) = 29,92 in Hg. Finalmente, 1 milibar = 0,001 atm, então a pressão atmosférica em milibares = 1.013 mbar.

Finalmente, o que acontece com aquelas libras por polegada quadrada (psi ou lb / in²) normalmente usado para medir a pressão dos pneus nos Estados Unidos? Depois de invocar as conversões entre lb e kg e entre pol e m, você pode mostrar que 101,3 kPa = 14,7 lb / in². Dado que a pressão mínima recomendada para os pneus do carro é de apenas 30 psi, o que isso sugere sobre sua intuição a respeito do peso "desprezível" e, portanto, da pressão do ar?

UMA manômetro é um dispositivo que mede a pressão do ar usando um recipiente com um tubo em forma de "U" aberto em uma ou ambas as extremidades. Em um manômetro fechado, uma amostra de gás é introduzida em uma extremidade, que é então tampada. Então, um fluido de densidade conhecida é derramado na outra extremidade. O fluido irá parar de se mover quando a pressão do gás preso entre a tampa e o fluido junto com a pressão em a parte inferior da coluna de fluido naquele lado corresponde à pressão do ar mais a pressão da coluna de fluido na abertura lado.

A altura do fluido no lado aberto será mais alto naquele lado quando a pressão do ar é menor que a pressão do gás e diminuir no lado aberto quando a pressão do ar excede a pressão do gás. Você pode usar essa diferença de altura para calcular a pressão do gás.

Uma vez que P = F / A = mg / A, m = ρV e V = Ah para um tubo cilíndrico (ou seja, volume = área vezes altura), pode ser mostrado que a pressão criada por uma coluna vertical de fluido é ρgh, onde h = altura em metros. Essa pressão representa a diferença positiva ou negativa entre a pressão do gás e a pressão atmosférica.

• Homem- é a raiz latina para a palavra que significa mão ", que também é de onde vem" manipular "; uma maneira fácil de transmitir o conceito de pressão, se limitado à linguagem não verbal, seria usar sua mão para pressionar suavemente a mão de outra pessoa.
  

• UMA barômetro é um tipo de manômetro usado especificamente para medir a pressão atmosférica.
  

• O dispositivo manual usado para medir a pressão arterial em um ambiente de saúde é chamado de esfigmomanômetro, com sphyg- traduzindo vagamente para "apertar". Isso ocorre porque a braçadeira deve ser inflada contra o braço até o nível acima de pressão arterial corporal para medi-la adequadamente; eles devem literalmente apertar seu braço para fazer isso.

A pressão atmosférica não é constante e varia dentro de uma faixa típica, assim como a temperatura e outras grandezas geofísicas. Uma discussão separada em si mesma, essa pressão é um indicador confiável do tempo iminente. Quando um sistema de baixa pressão entra em uma área, o resultado geralmente são nuvens, vento e precipitação, enquanto um sistema de alta pressão geralmente produz um tempo bom e calmo. (Pegue isso? “Alta pressão” termina em “calma”... apenas no mundo maluco da física!)