Pressão Atmosférica e sua Medição

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ - Departamento de Ciências Agrárias e Ambientais
CAA 029 - Climatologia � PAGE �9�
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PRESSÃO ATMOSFÉRICA
Introdução
 A pressão atmosférica é o peso da atmosfera posicionado verticalmente acima do local por unidade de área horizontal.
 As unidades de pressão representam o comprimento de uma coluna de mercúrio necessário para equilibrar a pressão atmosférica sendo principalmente o milímetro de mercúrio (mmHg). As unidades de pressão em termos de comprimento de coluna de mercúrio, provêem do experimento de Torricelli em 1643. Emborcando, em uma cuba de mercúrio, uma proveta também com mercúrio, sem permitir a entrada de ar, a coluna irá se estabilizar em uma altura h, a qual define uma condição de equilíbrio em que a pressão hidrostática do mercúrio no ponto A é igual à pressão atmosférica no local.
 Figura 1 - Barômetro simples de mercúrio.
 Torricelli mostrou que ao nível do mar, sob gravidade normal e a 0°C, a altura h vale 760 mm, de modo que 760 mmHg é adotado como uma atmosfera padrão.
 Modernamente foi adotada uma unidade internacional de pressão atmosférica, o milibar (mb), para facilitar a representação sinóptica. A relação de equivalência com o milímetro de mercúrio é 1 mb = 0.75 mmHg = 1 hPa.
Medição da Pressão Atmosférica
 Os instrumentos utilizados para medição da pressão atmosférica são os barômetros de mercúrio, os barômetros aneróides e os barógrafos aneróides.
 Basicamente, o barômetro de mercúrio é igual ao de Torricelli da Figura 1, e é o instrumento mais preciso na medição da pressão atmosférica. É constituído de uma pequena cuba ou cisterna, que é o reservatório do mercúrio, e de uma coluna de aproximadamente 90 cm de comprimento. A pressão atmosférica é dada pelo comprimento da coluna de mercúrio entre o nível da cisterna e o menisco. A leitura é feita em uma escala graduada inscrita no próprio instrumento. Solidário ao barômetro, existe um termômetro que indica a temperatura do instrumento.
Figura 2 – Barômetro de Mercúrio
 O barômetro aneróide consiste basicamente em uma cápsula de metal flexível, selada e com vácuo parcial interno. A cápsula é impedida de ser esmagada pela pressão atmosférica por uma mola interna, mas responde as variações da pressão, variando sua dimensão. Tais variações são transmitidas a um ponteiro, que indica a pressão sobre uma escala. Este instrumento é compensado para variações de temperatura. É entretanto menos preciso que o barômetro de mercúrio, devendo ser freqüentemente conferido com este. São portáteis, de mais fácil transporte e manuseio que o barômetro de mercúrio.
Figura 3 – Barógrafo.
 O barógrafo é constituído de uma série de cápsulas aneróides sobrepostas, compensadas para variações de temperatura. A deformação é amplificada mecanicamente e registrada sobre um tambor rotatório, movido por mecanismo de relojoaria.
 
Determinação da Pressão Atmosférica
 O barômetro ou barógrafo aneróides fornecem diretamente, através de suas leituras, a pressão real ou estática.
 Entretanto a leitura do barômetro de mercúrio deve sofrer algumas correções. Essas correções são as seguintes: correção instrumental (Ci), correção de temperatura (Ct) e correção de gravidade (Cg).
 A correção instrumental envolve todos os erros referentes à subdivisão da escala, comprimento da escala, ajuste do zero do vernier, capilaridade, vácuo imperfeito, etc. Cada instrumento provém da fábrica ajustado perante outro instrumento padrão, e a correção instrumental é fornecida pelo fabricante no certificado de calibração do instrumento. A correção instrumental de um bom barômetro deve ser menor que 0.15 mmHg. Após sofrer a correção instrumental, a leitura observada é denominada de leitura barométrica.
 As variações de temperatura do ambiente provocam mudanças no comprimento da escala do barômetro e na densidade do mercúrio. A correção de temperatura, utilizando-se a temperatura medida no termômetro fixado no barômetro, leva em conta o coeficiente de dilatação linear do latão do aparelho e o coeficiente de dilatação volumétrica do mercúrio, de modo a transformar a leitura para a temperatura padrão de calibração do instrumento. A temperatura de calibração dos barômetros graduados em mmHg é 0°C; a correção de temperatura Ct será subtrativa quando a temperatura lida for maior que 0°C e aditiva se a temperatura for menor que 0°C. A Tabela 1 fornece o valor de Ct em função da leitura barométrica e da temperatura. Após a correção de temperatura, obtém-se a leitura barométrica a 0°C.
 A correção para gravidade normal aparece porque o peso de uma dada massa de mercúrio varia em função da variação da aceleração da gravidade com a latitude e a altitude. A correção de gravidade Cg é considerada como constituída de duas correções: C( correção devido a latitude do local e Cz correção devida a altitude do local. A latitude de referência para a aceleração da gravidade é 45°, na qual g = 9.8062 m/s2 ao nível do mar. 
 Os barômetros e barógrafos aneróides não são influenciados pela variação da aceleração da gravidade causadas por diferenças de latitude e altitude e apresentam um dispositivo de compensação à variação de temperatura. Dessa forma, fornecem diretamente a pressão atmosférica real, não necessitando das correções que são aplicadas nos barômetros de mercúrio.
Variação da Pressão Atmosférica com a Altitude
 A pressão atmosférica diminui com a altitude, em decorrência da diminuição da densidade do ar, da aceleração da gravidade e da temperatura do ar. A taxa de diminuição da pressão atmosférica com a altitude é exponencial, e varia no decurso do dia e do ano. Para se expressar a taxa média de decréscimo da pressão com a altitude, adota-se a atmosfera padrão, definida pelas seguintes características:
. o ar é seco e sua composição química é constante em todas as altitudes;
. o valor da aceleração da gravidade é uniforme e igual a 9.8062 m/s2;
. o valor da temperatura e da pressão a nível do mar são respectivamente 15°C e 760 mmHg;
. o gradiente de temperatura do ar é 0.65°C/100 m até 11000 m, ou seja, a temperatura t(°C) na altura z (metros) é dada por:
t = 15 – 0.0065 z
e para todas as altitudes superiores a 11000 m, e inferiores a 20000 m, a temperatura do ar é constante e igual a – 56.5°C.
 Adotando-se os valores acima estabelecidos, pode-se determinar matematicamente a variação da pressão p (mmHg) em função da altitude z (metros) como sendo:
 Quando existe a necessidade de se comparar pressões atmosféricas mediadas em locais de altitudes diferentes, o efeito da diferença de altitude deve ser eliminado. As pressões reais de todas as estações são convertidas para um determinado nível de referência, por redução de altitude. No Brasil, o nível de referência adotado é o nível do médio do mar. 
 Gráfico 1 – Variação da pressão atmosférica com a altitude, segundo a atmosfera 
 padrão.
Variação Diária e Anual da Pressão Atmosférica
 A variação média diária da pressão atmosférica apresenta dois momentos de máxima e dois momentos de mínima, conforme pode ser visto no Gráfico 2. As máximas ocorrem às 10:00 e 22:00 horas e as mínimas às 04:00 e 16:00 horas. Ainda não existe uma explicação satisfatória para esse padrão de variação. Este padrão de variação é característico de um período em que sobre o local reina uma massa de ar estacionária. A entrada de uma nova massa de ar perturba esse padrão diário, podendo modifica-lo completamente.
 Gráfico 2 – Variação Diária Média da Pressão Atmosférica.
 O Gráfico 3 mostra a variação anualda pressão atmosférica em Ilhéus – BA. A pressão atmosférica apresenta um curso anual inverso do da temperatura do ar (Gráfico 4), como conseqüência das massas de ar de menor temperatura apresentarem maior densidade, e vice-versa. Pelo fato das amplitudes térmicas anuais crescerem com o aumento da latitude, ocorre um aumento da amplitude anual da pressão do Amazonas para o Rio Grande do Sul. Como exemplo, a amplitude anual da pressão atmosférica é 1.8 mmHg em Manaus – AM, 4.0 mmHg em Franca – SP e 6.0 mmHg em Pelotas – RS.
 Pelo fato do ar sobre o continente se aquecer mais no verão e se esfriar mais no inverno, em relação ao ar sobre o oceano, as pressões sobre o continente serão menores no verão e maiores no inverno que as pressões sobre o oceano
Gráfico 3 – Variação Média Mensal da Temperatura do Ar em Ilhéus.
 Gráfico 4 – Variação Anual Média da Pressão Atmosférica em Ilhéus.
 As linhas que unem locais de mesma pressão reduzida ao nível do mar são denominadas de isóbaras. As isóbaras formam núcleos em que a pressão cresce ou decresce em direção ao seu centro. Os núcleos de pressão crescente são chamados de centros de alta pressão, simbolizados por A e os de pressão decrescente são chamados de centros de baixa pressão simbolizados por B. A Figura 3 mostra a distribuição dos centros de pressão sobre o Brasil no dia 26/01/1972. 
 Figura 4 – Mapa Sinótico Resumido do Brasil em 25/01/72.
Pressão Atmosférica
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Gráfico1
		751.0263359609
		733.3363564297
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		618.7207507878
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		588.79037261
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		444.375446398
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		248.0532280965
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		226.9689360656
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		213.7373651816
		207.35992843
		201.1374636391
		195.0670730537
		189.145896683
		183.3711120245
Pressão (mmHg)
Altitude (m)
Variação da Pressão Atmosférica com a Altitude
Gráfico2
		751.0263359609
		733.3363564297
		715.9853117366
		698.9682110062
		682.2801145211
		665.9161334282
		649.8714294459
		634.1412145712
		618.7207507878
		603.6053497738
		588.79037261
		574.2712294888
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		546.1023299574
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		456.1780915078
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		201.1374636391
		195.0670730537
		189.145896683
		183.3711120245
Altitude (km)
Pressão (mmHg)
Variação da Pressão Atmodférica com a Altitude
Gráfico3
		751.0263359609
		715.9853117366
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		183.3711120245
Altitude (km)
Pressão(mmHg)
Variação da Pressão Atmosférica com a Altitude
Plan1
		
		
		
		
		
		
				751.0263359609		100		751.0263359609						751.0263359609		0.1
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				603.6053497738		1900		603.6053497738						603.6053497738		1.9				649.8714294459		1.3
				588.79037261		2100		588.79037261						588.79037261		2.1				618.7207507878		1.7
				574.2712294888		2300		574.2712294888						574.2712294888		2.3				588.79037261		2.1
				560.0433794236		2500		560.0433794236						560.0433794236		2.5				560.0433794236		2.5
				546.1023299574		2700		546.1023299574						546.1023299574		2.7				532.4436368734		2.9
				532.4436368734		2900		532.4436368734						532.4436368734		2.9				505.9557824451		3.3
				519.0629039048		3100		519.0629039048						519.0629039048		3.1				480.5452161959		3.7
				505.9557824451		3300		505.9557824451						505.9557824451		3.3				456.1780915078		4.1
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				456.1780915078		4100		456.1780915078						456.1780915078		4.1				368.4929265157		5.7
				444.375446398		4300		444.375446398						444.375446398		4.3				348.8610324002		6.1
				432.8213058641		4500		432.8213058641						432.8213058641		4.5				330.0848050866		6.5
				421.5116468482		4700		421.5116468482						421.5116468482		4.7				312.1354142911		6.9
				410.4424916495		4900		410.4424916495						410.4424916495		4.9				294.9847099294		7.3
				399.6099076391		5100		399.6099076391						399.6099076391		5.1				278.6052130846		7.7
				389.0100069732		5300		389.0100069732						389.0100069732		5.3				262.9701069999		8.1
				378.6389463083		5500		378.6389463083						378.6389463083		5.5				248.0532280965		8.5
				368.4929265157		5700		368.4929265157						368.4929265157		5.7				233.8290570161		8.9
				358.5681923972		5900		358.5681923972						358.5681923972		5.9				220.2727096894		9.3
				348.8610324002		6100		348.8610324002						348.8610324002		6.1				207.35992843		9.7
				339.3677783341		6300		339.3677783341						339.3677783341		6.3				195.0670730537		10.1
				330.0848050866		6500		330.0848050866						330.0848050866		6.5				183.3711120245		10.5
				321.0085303405		6700		321.0085303405						321.0085303405		6.7
				312.1354142911		6900		312.1354142911						312.1354142911		6.9
				303.4619593631		7100		303.4619593631						303.4619593631		7.1
				294.9847099294		7300		294.9847099294						294.9847099294		7.3
				286.7002520287		7500		286.7002520287						286.7002520287		7.5
				278.6052130846		7700		278.6052130846						278.6052130846		7.7
				270.6962616247		7900		270.6962616247						270.6962616247		7.9
				262.9701069999		8100		262.9701069999						262.9701069999		8.1
				255.4234991046		8300		255.4234991046						255.4234991046		8.3248.0532280965		8500		248.0532280965						248.0532280965		8.5
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Plan2
		
Plan3
		
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