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.
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
. - A pressão atmosférica local é
.
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
. Em muitas regiões toma-se como padrão
, mas aqui usaremos o valor fornecido:
.
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
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
(ou seja, o ar do tanque está
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:
onde
-
é a pressão absoluta, -
é a pressão atmosférica, -
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:
Também é comum escrever isso em pascal se precisar de SI básico:
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:
- 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
) 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
, então . - Se o manômetro marcasse
(vácuo relativo), então . - Se o enunciado der
e , então .
Passo 9
Resumo prático para decorar (útil na prova):
- Fórmula chave:
- 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:
Pressão manométrica (gauge): (dada)
Pressão atmosférica: (dada)
Pressão manométrica (gauge):
Pressão atmosférica: