A maior rede de estudos do Brasil

Grátis
463 pág.
Meteorologia e Climatologia - Varejão/ Silva

Pré-visualização | Página 39 de 50

total da pressão foi o mesmo em ambas as câmaras, haja vista que, no
caso da câmara B, o vapor d'água se comporta como se o ar não existisse. 
É evidente que, em ambas as câmaras, eS representa o máximo valor da pressão que
pode ser exercida pelo vapor d'água à temperatura em que for realizada a experiência. Nessa
situação, o número de moléculas de água que passou ao estado gasoso durante a experiência
atingiu o máximo possível àquela temperatura (do contrário a pressão continuaria aumentan-
do). Estabelece-se, assim, uma situação de equilíbrio entre a água e seu o próprio vapor. Esse
equilíbrio significa que, a passagem adicional de qualquer molécula de água ao estado gasoso
implica o retorno de uma outra à fase líquida (quer voltando ao seio da própria água contida no
recipiente, quer se depositando nas superfícies internas da câmara, sob a forma de gotículas).
É precisamente por isso que o valor de eS mantém-se inalterável, exceto se houver variação na
temperatura ambiente. O valor de eS aumenta com a temperatura.
Um ambiente é dito saturado a uma determinada temperatura, quando possui a quanti-
dade máxima possível de vapor d'água àquela temperatura. Chama-se pressão de saturação
do vapor d'água, ou pressão saturante, à pressão máxima exercida pelo vapor d'água. No caso
139
METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA
Mário Adelmo Varejão-Silva
Versão digital 2 – Recife, 2006
da atmosfera, quando a quantidade de vapor atinge o máximo, diz-se que o ar está saturado.
Na situação aqui descrita o vapor d'água atingiu uma condição de equilíbrio em relação
a uma superfície plana de água pura, mantida a dada temperatura. Em termos mais genéricos,
é possível determinar, também, a pressão de saturação em relação a uma superfície plana de
gelo puro (ei), bem como em relação a superfícies não planas de água, no estado líquido ou
sólido, contendo sais dissolvidos (como é o caso das nuvens). Evidentemente, as pressões de
saturação obtidas em relação a diferentes superfícies têm valores distintos. Ao longo deste
texto, exceto quando especificamente mencionado, a pressão saturante será sempre referida à
superfície plana de água pura (eS).
5.2 - Cálculo da pressão de saturação.
Repetindo-se a experiência anterior para diferentes temperaturas encontra-se um único
valor de eS para cada valor de t. A pressão de saturação depende exclusivamente da tempe-
ratura ambiente, isto é:
eS = eS(t) ... água. (IV.5.1)
Em se tratando da pressão de saturação em relação a uma superfície de gelo, tem-se,
analogamente:
ei = ei(t) ... gelo. (IV.5.2)
Na atmosfera a água pode ser encontrada no estado líquido, mesmo a temperaturas
inferiores a 0 oC. Assim, quando t < 0 oC existem duas pressões de saturação possíveis, de-
pendendo da superfície de referência que se considere: a água (eS) ou o gelo (ei). Várias
equações têm sido desenvolvidas para calcular a pressão de saturação do vapor. A mais usa-
da delas foi obtida a partir de resultados experimentais, por O. Tetens, em 1930 (Weiss, 1977):
eS = 6,178 exp[17,2693882t/(t + 237,3)]. (IV.5.3)
A equação de Tetens é válida na faixa de –50 oC a 100 oC e fornece a pressão de satu-
ração sobre a água em milibares (mb) quando a temperatura ambiente (t) for expressa em
graus centígrados. Usou-se a notação exp{x} para indicar ex, sendo e = 2,71828 a base dos
logaritmos naturais.
J. A. Groff e S. Gratch, trabalhando com a equação de Clausius-Clapeyron (que será
demonstrada no Capítulo VI), entre 1945 e 1949, obtiveram, segundo List (1971), as equações
que serão comentadas adiante, hoje adotadas internacionalmente.
Para o cômputo da pressão de saturação do vapor (em mb) em relação a uma superfí-
cie plana de gelo puro (Tabela IV.1) emprega-se a seguinte equação:
log ei = 0,78614 + 9,09718 A + 0,87679 B + C, (IV.5.4)
onde log indica o logaritmo decimal, t designa a temperatura em graus centígrados e os demais
símbolos têm o seguinte significado:
140
METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA
Mário Adelmo Varejão-Silva
Versão digital 2 – Recife, 2006
A = 1 – To/T;
B = 1 – T/To;
C = – 3,56654 log(To/T);
To = 273,16 K; e
T = (273,16 + t) K. 
Para calcular a pressão de saturação do vapor (em mb) em relação a uma superfície
plana de água pura (Tabela IV.2), usa-se a expressão:
log eS = 0,78614 – 7,90298 A + 5,02808 log (A) + B + C (IV.5.5)
com
A = Ts /T 
B = –1,2816 x 10-7{ 10 11,344 (1 – 1/A) –1 }
C = 3,1328x10 -3{ 10 3,49149 (1 – A) –1 }
Ts = 373,16 K
T = (273,16 + t) K.
Também aqui log indica o logaritmo decimal e t designa a temperatura do ar (o C).
5.3 - Curva de saturação.
Com os valores de pressão de saturação obtidos, experimentalmente ou através das
equações anteriormente citadas (Tabelas IV.1 e IV.2), pode-se traçar a curva de saturação.
Analisando-a (Fig. IV.1), verifica-se que es aumenta com t, embora não linearmente. Constata-
se, ainda, haver uma curva de saturação em relação ao gelo e outra em relação à água (su-
perfícies planas) e que, para uma mesma temperatura, a pressão máxima do vapor em relação
à água (eS) é maior do que a observada em relação ao gelo (ei). 
Uma amostra de ar úmido é representada por um ponto abaixo da curva de saturação
em um diagrama e, t {na Fig. IV.1 está indicado o ponto X(e,t)}. Caso o ar esteja saturado, esse
ponto integrará a curva (eS,t ou ei,t). 
Assim, a pressão parcial (e) exercida pelo vapor d'água existente no ar deve obedecer à rela-
ção:
eS – e ≥ 0 para a água (IV.5.6 A)
ou
ei – e ≥ 0 para o gelo. (IV.5.6 B)
Quando e = 0, o ar está seco; caso e = eS ou e = ei, o ar encontra-se saturado em rela-
ção a uma superfície plana de água ou de gelo, respectivamente. Em qualquer outra situação o
ar é dito úmido.
Atingida a saturação, desde que a temperatura não se altere, nenhuma quantidade adi-
cional de vapor d'água pode ser incorporada ao ar. Qualquer tentativa nesse sentido sempre
provocará a passagem, à fase líquida ou sólida, de uma quantidade de vapor igual ao excesso
141
METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA
Mário Adelmo Varejão-Silva
Versão digital 2 – Recife, 2006
incorporado. Efeito semelhante é obtido quando se resfria uma amostra de ar saturado, pois,
quando a temperatura diminui, diminui também o valor da pressão saturante.
TABELA IV.1
PRESSÃO DE SATURAÇÃO DO VAPOR D'ÁGUA (em mb)
EM RELAÇÃO A UMA SUPERFÍCIE PLANA DE GELO PURO.
Décimos da temperatura
toC 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 
 –30 0,3798 0,3720 0,3643 0,3568 0,3494
 –29 0,4213 0,4127 0,4042 0,3959 0,3878
 –28 0,4669 0,4574 0,4481 0,4390 0,4301
 –27 0,5170 0,5066 0,4964 0,4864 0,4765
 –26 0,5720 0,5606 0,5494 0,5384 0,5276
 –25 0,6323 0,6198 0,6075 0,5955 0,5836
 –24 0,6985 0,6848 0,6713 0,6581 0,6451
 –23 0,7709 0,7559 0,7412 0,7267 0,7124
 –22 0,8502 0,8338 0,8177 0,8018 0,7862
 –21 0,9370 0,9190 0,9013 0,8840 0,8670
 –20 1,0317 1,0121 0,9928 0,9739 0,9552
 –19 1,1352 1,1138 1,0927 1,0720 1,0517
 –18 1,2482 1,2248 1,2018 1,1792 1,1570
 –17 1,3713 1,3458 1,3208 1,2962 1,2720
 –16 1,5055 1,4778 1,4505 1,4236 1,3973
 –15 1,6517 1,6214 1,5917 1,5625 1,5338
 –14 1,8107 1,7778 1,7455 1,7137 1,6824
 –18 1,2482 1,2248 1,2018 1,1792 1,1570
 –17 1,3713 1,3458 1,3208 1,2962 1,2720
 –16 1,5055 1,4778 1,4505 1,4236 1,3973
 –15 1,6517 1,6214 1,5917 1,5625 1,5338
 –14 1,8107 1,7778 1,7455 1,7137 1,6824
 –13 1,9836 1,9479 1,9127 1,8781 1,8441
 –12 2,1715 2,1327 2,0945 2,0569 2,0200
 –11 2,3756 2,3334 2,2919 2,2511 2,2110
 –10 2,5970 2,5513 2,5063 2,4620 2,4184
 – 9 2,8372 2,7876 2,7388 2,6908 2,6435
 – 8 3,0975 3,0437 2,9908 2,9388 2,8876
 – 7 3,3794 3,3212 3,2639 3,2076 3,1521
 – 6 3,6845 3,6216 3,5596 3,4986 3,4385
 – 5 4,0147 3,9465 3,8795 3,8135 3,7485
 – 4 4,3715 4,2979 4,2254 4,1541 4,0838
 – 3 4,7571 4,6776 4,5993 4,5222 4,4463
 – 2 5,1734 5,0875 5,0030 4,9198 4,8378
 – 1 5,6226 5,5300 5,4388 5,3490 5,2605
 – 0 6,1071 6,0073 5,9089 5,8121 5,7166
142
METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA
Mário Adelmo Varejão-Silva
Versão digital 2 – Recife, 2006
TABELA IV.2
PRESSÃO DE SATURAÇÃO DO VAPOR D'ÁGUA (mb)
EM RELAÇÃO A UMA SUPERFÍCIE PLANA DE ÁGUA PURA.
décimos da temperatura