Uma amostra com 8 mols de um gás ideal se encontra inicialmente a uma pressão de 40 atm, temperatura de -23°C e ocupa um volume de 1,2 m³. Quantos mols de gás deverá ser injetado nesse recipiente para que se triplique a pressão, reduza à quarta parte a temperatura e dobre o volume? *
Soluções para a tarefa
uma grandeza escalar definida como o módulo da força aplicada dividida por unidades de área. A unidade de pressão no sistema internacional de unidades (SI) é o Pa (pascal), que equivale à aplicação de uma força de 1 N sobre uma área de 1 m². A definição de pressão é comumente utilizada para descrever a influência sobre o comportamento de fluidos, como gases e líquidos.
Resumo sobre pressão
Pressão é definida pela razão entre a força aplicada sobre o tamanho da superfície de contato.
Pressão hidrostática é o nome dado à pressão produzida por um determinado fluido em equilíbrio estático (repouso).
A unidade de pressão no sistema internacional de unidades (SI) é o pascal, que é equivalente à aplicação de uma força de 1 N em uma área de 1 m².
Pressão absoluta é o nome dado à soma da pressão hidrostática com a pressão atmosférica.
O que é pressão?
Pressão é a expressão de uma força aplicada sobre uma área. Pode ser expressa a partir da equação abaixo:
Legenda:
P – pressão
F – força aplicada
A – área
De acordo com o sistema internacional de unidades (SI), a unidade de pressão é o pascal (Pa). A pressão de 1 Pa equivale à aplicação de uma força de 1 N sobre uma área de 1 m²:
O bloco mostrado na figura acima tem peso de 1 N, e a área de sua superfície inferior é de 1 m². Logo, a pressão exercida por ele é de 1 Pa.
O bloco mostrado na figura acima tem peso de 1 N, e a área de sua superfície inferior é de 1 m². Logo, a pressão exercida por ele é de 1 Pa.
Pressão é uma variável importante em diversas situações, por exemplo: ao amolar uma faca, reduzimos sua área de contato, aumentando, assim, a pressão exercida, facilitando o corte. Quanto menor for a área de contato entre dois corpos, maior será a pressão exercida, independentemente se aumentarmos ou diminuirmos a força aplicada. Observe o exemplo abaixo:
Exemplo
a) Calcule a pressão exercida pelos pés de uma mulher de massa igual a 60,0 kg. Considere que a mulher encontra-se em pé e que a área total de seus pés seja de 120 cm².
Dados: g = 10 m/s².
b) Assuma agora que a mulher esteja usando sapatos de salto alto e que a área total desses saltos seja de, aproximadamente, 4 cm². Nesse caso, qual será o módulo da pressão exercida sobre o solo?
Resolução
a) Como sabemos, a pressão é dada pela razão entre a força aplicada e a área de contato. A força, no caso do exercício, é a força peso, definida pelo produto da massa da mulher (60,0 kg) pela gravidade local (10 m/s²). Além disso, a área de contato deve ser expressa no sistema internacional de unidades, ou seja, em m². Para tanto, basta dividirmos a área de 120 cm² pelo fator (10²)², resultando em 0,012 m². Dessa forma, teremos o seguinte cálculo:
b) No caso em que a mulher está usando saltos altos, podemos calcular a pressão exercida no solo para a nova área de 4 cm² (0,0004 m²):
Pelos resultados encontrados acima, é possível perceber que a pressão pode sofrer grandes variações de acordo com a área de contato entre os corpos. No caso do exemplo, a pressão variou enormemente, saindo de 50.000 Pa para 1.500.000 Pa.
Pressão hidrostática
Pressão hidrostática é a pressão exercida por fluidos em repouso. Para calcularmos essa pressão, utilizamos uma relação matemática um pouco diferente, porém mais útil para o estudo dos fluidos
A relação estabelecida entre a pressão atmosférica e a pressão hidrostática é chamada de Teorema de Stevin e é definida pela equação abaixo:
Legenda:
P – pressão absoluta
P0 – pressão atmosférica
dgh – pressão manométrica ou hidrostática
Fórmulas de pressão
Confira algumas fórmulas utilizadas para o cálculo da pressão:
→ Utilize a fórmula abaixo para calcular a pressão exercida sobre uma área:
Legenda:
P – pressão
F – força aplicada
A – área
→ A fórmula a seguir pode ser usada para determinar a pressão exercida por um fluido em equilíbrio estático. Denominamos esse tipo de pressão como pressão hidrostática ou pressão manométrica:
Legenda:
P – pressão hidrostática (Pa)
d – densidade do fluido (kg/m³)
g – gravidade local (m/s²)
h – altura do fluido(m)
→ A fim de calcularmos a pressão absoluta sobre um corpo que esteja imerso em um fluido sob a ação da pressão atmosférica, podemos utilizar o Teorema de Stevin:
Legenda:
P – pressão absoluta
P0 – pressão atmosférica
dgh – pressão manométrica ou hidrostática
Unidades de pressão
Existem muitas unidades utilizadas para medir a pressão em diferentes partes do mundo ou na realização de diferentes atividades. É importante conhecermos algumas delas e sabermos como convertê-las para a unidade padrão, o pascal:
Unidade
Símbolo
Conversão para Pascal
Pascal
Pa
-
Atmosfera
Atm
1 atm = 101 325 Pa
Milímetro de mercúrio
MmHg
1 mmHg = 133,3224 Pa
Metro de água
mH2O
1 mH2O = 9803,1176 Pa
Libras por polegada quadrada
psi (lbf/in²)
1 lbf/in² = 6894,8 Pa