Experimento de Torricelli

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Experimento de Torricelli

Mensagem por CaiqueF em Seg Out 31 2016, 01:14

Eu tenho umas dúvidas sobre o experimento com mercúrio para medir a pressão atmosférica.

No livro que estou lendo ele explica o experimento, falando que Torricelli encheu um tubo com mercúrio e em seguida virou esse tubo numa bacia também com mercurio, e o liquido do tubo desceu até a superficie ficar cerca de 76cm acima da superficie do mercuro da bacia.

Mas pelo que eu estive pensando, essa altura vai depender do tamanho do tubo, se eu pegar um tubo de 10m, por exemplo, e repetir o experimento, nao consigo enxergar o mercurio descendo até 76cm, o vácuo no tubo ficaria muito grande. Então para fazer o experimento deve-se limitar o tamanho do tubo?

Eu fui pesquisar na internet e achei um vídeo explicando que o experimento na verdade foi feito tirando todo o ar do tubo e em seguida colocando ele vazio na bacia para que o mercúrio subisse.

Qual é a forma correta? E o tamanho do tubo deve ser limitado?
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Re: Experimento de Torricelli

Mensagem por Elcioschin em Seg Out 31 2016, 08:08

Neste caso não existe "vácuo muito grande": o vácuo é total:

Se o tubo está cheio e você tampa a sua boca e mergulha na bacia com mercúrio, o mercúrio dentro do tubo tende a descer: acima do tubo o vácuo é total (admitindo-se que não haja nenhuma entrada de ar).

Tirar antes todo o ar do tubo é impossível: não existe bomba de vácuo que consiga; o vácuo vai ser parcial.

O comprimento do tubo deve ser maior que 76 cm

A altura do mercúrio no tubo independe da área da seção reta do tubo: depende apenas da pressão atmosférica no local da experiência (leia "paradoxo hidrostático")
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Re: Experimento de Torricelli

Mensagem por CaiqueF em Seg Out 31 2016, 13:40

Acredito que nao seja total, embora eu tenha errado no termo "vácuo muito grande"

Quando eu disse tirar todo o ar do tubo, eu quis dizer diminuir a pressão interna o máximo possivel

Eu sei que tem que ser maior que 76cm, minha pergunta foi se há limite nesse tamanho, porque nao consigo imaginar esse experimento funcionando com um tubo muito grande.

Eu sei que não depende da área da seção reta, quando eu disse tamanho estava me referindo a comprimento
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Re: Experimento de Torricelli

Mensagem por Euclides em Seg Out 31 2016, 14:57

CaiqueF,
 
a primeira coisa que acontece quando a gente começa a levar à "extremidade lógica" uma situação que inicialmente era de Física pura é que penetramos no mundo da Engenharia, ou seja, ter de encarar na prática a superação de problemas que são adicionados porque já não somos capazes de controlar as variáveis envolvidas.

Do ponto de vista da teoria Física não há qualquer limitação para afirmar que, ao nível do mar, a pressão atmosférica é capaz de sustentar o peso de uma coluna de mercúrio de 76 cm de altura, mais: de qualquer diâmetro!!

O problema real (engenharia é a Física do Real) é realizar tais desafios. Possivelmente uma proposta de engenharia seria algo como:

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Re: Experimento de Torricelli

Mensagem por CaiqueF em Seg Out 31 2016, 20:46

Euclides, minha dúvida é a seguinte:

Se eu pegar esse tubo de 30m e enche-lo de mercúrio e em seguida virar ele na bacia de mercurio. O nivel vai descer até 76cm acima do nivel da bacia? Ou o tamanho do tubo deve ser necessariamente proximo dos 76cm?
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Re: Experimento de Torricelli

Mensagem por Euclides em Seg Out 31 2016, 20:56

CaiqueF escreveu:Euclides, minha dúvida é a seguinte:

Se eu pegar esse tubo de 30m e enche-lo de mercúrio e em seguida virar ele na bacia de mercurio. O nivel vai descer até 76cm acima do nivel da bacia? Ou o tamanho do tubo deve ser necessariamente proximo dos 76cm?
Não há qualquer obstáculo teórico para isso.

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Re: Experimento de Torricelli

Mensagem por CaiqueF em Ter Nov 01 2016, 00:47

Nossa, pra mim isso é totalmente contra intuitivo.

Obrigado pela resposta
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Re: Experimento de Torricelli

Mensagem por CaiqueF em Qui Nov 24 2016, 16:52

Só mais uma duvida. Se dentro do tubo fica vácuo total, então o tubo tem que ser de um material forte o suficiente pra suportar a pressão atmosferica, caso contrario ele implode, certo?
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Re: Experimento de Torricelli

Mensagem por Elcioschin em Qui Nov 24 2016, 18:34

Certamente. A diferença entre a pressão externa (pressão atmosférica) e  a interna (vácuo total) equivale a 1 atm
O tubo de vidro tem que suportar esta diferença de pressão.

Vou te contar uma história da minha juventude, com 14, 15 anos.
No meu colégio tínhamos um colega bem "levado".
Um dia ele fez o seguinte: jogou um palito de fósforo aceso, dentro de um tambor metálico vazio, de 200 litros, através de um furo na tampa de uns 5 cm de diâmetro.
O tambor anteriormente continha gasolina mas estava vazio. Ocorre que ainda tinha gás dentro dele, proveniente da evaporação da gasolina. A queima do gás foi instantânea, consumindo todo o oxigênio do tambor. Com isto a pressão interna caiu muito (vácuo parcial).

O que aconteceu foi uma coisa óbvia:

1) Como a pressão externa era a pressão atmosférica o tambor implodiu: o aço não suportou e foi empurrado para dentro
2) O tambor ficou reduzido a um amontoado de aço disforme.
3) O barulho de implosão foi ouvido em todo o colégio (mas ninguém se feriu)
4) O colega endiabrado levou uma suspensão!!!
5) E o pior de tudo: ele era filho do meu professor de matemática!
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Re: Experimento de Torricelli

Mensagem por CaiqueF em Qui Nov 24 2016, 18:48

Obrigado pela resposta.

Eu ficava meio sem entender esse experimento pois pra mim o vácuo total era algo muito "poderoso" e dificil de ser conseguido aqui na terra. Pra mim era meio estranho ter um vácuo total e ele nao conseguir "puxar" (eu sei que é a pressão externa que empurra) uma coluna tao pequena de mercurio
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Re: Experimento de Torricelli

Mensagem por Elcioschin em Qui Nov 24 2016, 20:37

Obter um vácuo total usando bomba de vácuo é impossível.
Encher um tubo com Hg até a borda, tampá-lo com o polegar e virá-lo de cabeça para baixo é facílimo.
Fácil também é mergulhá-lo num recipiente contendo Hg, e aberto para a atmosfera e depois retirar o dedo.

Vamos agora partir dos seguintes princípios:

1) Ante de tampar com dedo não existia ar dentro tubo, somente Hg.
2) Enquanto esteve tampado não entrou ar no tubo
3) Ao destampar o tubo, na parte submersa, também não entrou ar no tubo.

Suponha que o tubo tem 90 cm de comprimento.
A pressão de 1 atm do ar externo não consegue suportar a coluna de Hg de 90 cm.
Logo, o Hg dentro do tubo vai descer 14 cm e parar.

Agora devemos responder: o que existe dentro daquele trecho de 14 da parte superior o tubo?

1) Ar não pode ser, pelas condições impostas
2) Mercúrio (líquido) não existe: ele desceu 14 cm
3) A resposta óbvia, portanto seria: não tem nada, é um vácuo total.

Mas cuidado: no vácuo, não existe líquido: ou é sólido ou é vapor.
Isto significa que uma pequeníssima parte da superfície do Hg pode evaporar, logo o vácuo não vai mais ser total, mas é quase total.
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