Um tanque fechado contém ar comprimido a uma pressão manométrica de 450 kPa . A pressão atmosférica local é de 95 kPa .
Explique a diferença entre pressão absoluta, manométrica e atmosférica com base no exemplo acima.

Passo 1

O enunciado nos dá as seguintes informações:
  • A pressão manométrica do ar dentro do tanque é \,450\\ \text{kPa}\,.
  • A pressão atmosférica local é \,95\\ \text{kPa}\,.
O que se pede: explicar a diferença entre pressão absoluta, pressão manométrica (ou manômetrica) e pressão atmosférica, usando o exemplo acima.

Passo 2

Conceito geral de “pressão” e referência zero. Pressão é a força por unidade de área que um fluido exerce sobre uma superfície. Para definir um valor numérico de pressão é preciso escolher onde está o “zero” — isto é, a referência. Existem duas referências comuns:
  • referência no vácuo perfeito (pressão absoluta igual a zero);
  • referência na pressão da atmosfera local (pression zero para manômetros comuns).
Essa escolha da referência é o que distingue “absoluta” e “manométrica”.

Passo 3

O que é pressão atmosférica. Pressão atmosférica é a pressão exercida pela coluna de ar acima de um ponto na superfície terrestre. No enunciado a pressão atmosférica local foi dada explicitamente como \,95\\ \text{kPa}\,. Em muitas regiões toma-se como padrão \,101{,}3\\ \text{kPa}\,, mas aqui usaremos o valor fornecido: \,95\\ \text{kPa}\,.

Passo 4

O que é pressão manométrica (gauge). Pressão manométrica é a pressão medida por um manômetro que tem referência à pressão atmosférica. Ou seja, o manômetro lê quanto a pressão dentro do tanque difere da pressão ambiente. Características importantes:
  • Se o manômetro mostra um valor positivo (como \,450\\ \text{kPa}\, no problema), isso significa que a pressão interna é maior que a atmosférica por esse valor.
  • Se o manômetro mostrar zero, a pressão interna é igual à pressão atmosférica.
  • Se o manômetro mostrar um valor negativo, o tanque está em vácuo relativo (pressão interna menor que a atmosférica).
No nosso exemplo a pressão manométrica dada é \,450\\ \text{kPa}\, (ou seja, o ar do tanque está \,450\\ \text{kPa}\, acima da pressão do ar ambiente).

Passo 5

O que é pressão absoluta. Pressão absoluta é a pressão medida em relação ao vácuo perfeito (referência zero = zero absoluto). É a soma da pressão atmosférica com a pressão manométrica quando o manômetro usa a atmosfera como referência. A relação matemática é simples e fundamental:
p_{\text{abs}} = p_{\text{atm}} + p_{\text{gauge}},
onde
  • p_{\text{abs}} é a pressão absoluta,
  • p_{\text{atm}} é a pressão atmosférica,
  • p_{\text{gauge}} é a pressão manométrica (lida no manômetro).
Explanação: o manômetro só mede o excesso (ou déficit) relativo à atmosfera; para obter a pressão em relação ao vácuo (que é o que fenômenos termodinâmicos e equações de gás frequentemente exigem) é preciso somar a pressão ambiente.

Passo 6

Aplicando a relação ao exemplo numérico. Usando os valores fornecidos:
p_{\text{abs}} = p_{\text{atm}} + p_{\text{gauge}} = 95\\ \text{kPa} + 450\\ \text{kPa} = 545\\ \text{kPa}.
Também é comum escrever isso em pascal se precisar de SI básico:
p_{\text{abs}} = 545\times10^{3}\\ \text{Pa}.

Passo 7

Observações pedagógicas importantes (como lembrar na prova).
  • Nunca confundir valores: se o enunciado diz “pressão manométrica \,= …”, então para obter a absoluta some a pressão atmosférica; se der a absoluta e pedir a manométrica, subtraia a pressão atmosférica:
p_{\text{gauge}} = p_{\text{abs}} - p_{\text{atm}}.
  • A pressão absoluta nunca é negativa (em termos físicos, pressão absoluta mínima é zero no vácuo perfeito). A pressão manométrica pode ser negativa (indicando vácuo relativo).
  • Em termodinâmica e nas fórmulas de gases ideais (por exemplo \,pV=nRT\,) deve-se usar pressão absoluta.
  • Em muitas aplicações práticas e instrumentos (como manômetros de oficina, pneus, vasos de pressão) usa-se pressão manométrica, porque interessa quantos kPa a mais que a atmosfera há dentro do sistema.

Passo 8

Exemplos rápidos para fixar:
  • Se o manômetro marca \,0\\ \text{kPa}\,, então \,p_{\text{abs}}=p_{\text{atm}}=95\\ \text{kPa}\,.
  • Se o manômetro marcasse -50\\ \text{kPa} (vácuo relativo), então \,p_{\text{abs}}=95-50=45\\ \text{kPa}\,.
  • Se o enunciado der \,p_{\text{abs}}=600\\ \text{kPa}\, e \,p_{\text{atm}}=100\\ \text{kPa}\,, então \,p_{\text{gauge}}=600-100=500\\ \text{kPa}\,.

Passo 9

Resumo prático para decorar (útil na prova):
  • Fórmula chave: p_{\text{abs}} = p_{\text{atm}} + p_{\text{gauge}}.
  • Identifique no enunciado qual pressão foi dada (manométrica/gauge ou absoluta) e qual é pedida; faça soma ou subtração conforme o caso.
  • Use pressão absoluta nas equações físicas que envolvem termodinâmica de gases; use manométrica quando o problema falar explicitamente de leituras de manômetro ou de “pressão acima da atmosfera”.

Passo 10

Breve incentivo: tá tudo dentro do esquema: identifique referência, aplique a fórmula e faça a soma/subtração. Com esses passos você resolve qualquer questão sobre tipos de pressão — e já teve um exemplo numérico completo aqui.

Resposta

Pressão absoluta: 545\\ \text{kPa}
Pressão manométrica (gauge): 450\\ \text{kPa} (dada)
Pressão atmosférica: 95\\ \text{kPa} (dada)

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