Tubo de Torricelli: pesando o ar

Um jogo educativo de simulação. Preveja que altura de líquido o ar consegue sustentar; depois vire o tubo e veja a coluna se acomodar.

Pressão atmosféricaBarômetro

BANCADA DO BARÔMETRO

Barômetro de mercúrio

Pronto
Ative o JavaScript para virar os tubos. As instruções e o exemplo resolvido continuam legíveis.
LíquidoPressão do arSua previsãoEscala de alturas
Pressão da colunap = ρ·g·h

Tempo

0.00 s

t

Altura da coluna

— m

h

Pressão da coluna

— kPa

ρ·g·h

Espaço acima

— m

L − h

Pressão do ar

— kPa

p

Preveja antes de começar

Digite sua previsão para preparar o tubo. Começar fica desativado até haver uma resposta.

Preveja quanto o ar consegue sustentar.

Pontuação da missão—

Uma previsão dentro de 2% vale 100 pontos; a altura de uma bomba precisa subir a água com no máximo 2% de folga. Acertar na primeira rodada soma mais 50. Uma rodada conta assim que começa.

✓ Resposta certa① De primeira

Como jogar Tubo de Torricelli

  1. Escolha um tubo e leia no cartão a densidade do líquido, a pressão do ar ou a altura da coluna.
  2. A coluna se acomoda onde a sua pressão iguala a do ar: ρ·g·h = p, com p em pascals (1 kPa = 1000 Pa).
  3. Digite sua previsão e toque em Começar. A coluna desce, ou a bomba esvazia o seu cano, de forma constante.
  4. Observe a linha laranja: ela mostra a altura de coluna da sua previsão ao lado da real.

Como o ar consegue sustentar uma coluna de líquido?

O ar tem peso, e toda a atmosfera acima de você pressiona tudo: cerca de 101 kPa ao nível do mar, o peso de 10 t sobre cada metro quadrado. Você não sente porque o ar dentro e em volta de você empurra de volta igualmente. Em 1643 Torricelli tornou isso visível. Encheu um tubo de vidro com mercúrio, virou-o numa cuba, e o mercúrio desceu até cerca de 760 mm, deixando o vácuo acima. A coluna para onde a sua própria pressão na base, ρ·g·h, iguala o empurrão do ar sobre a cuba: h = p ÷ (ρ·g). Isso é um barômetro: quando o ar pressiona menos, numa montanha ou antes de uma tempestade, a coluna fica mais baixa. A água é 13,6 vezes menos densa que o mercúrio, então um barômetro de água teria mais de 10 m. O mesmo limite vale para uma bomba de sucção. Ela não puxa a água; só tira o ar, e o ar de fora empurra a água pelo cano, nunca mais de uns 10 m ao nível do mar. Por isso poços fundos precisam de uma bomba no fundo.

Um modelo de aprendizagem focado

O tubo tem a mesma largura em toda a altura, e o espaço acima da coluna é um vácuo perfeito (o vapor do líquido é desprezado). A coluna desce de forma constante por 2 s, do tubo cheio até a sua altura de equilíbrio, h = p ÷ (ρ·g), sem balançar; a cuba é larga, então o seu nível não muda. A bomba tira o ar do seu cano de forma constante em 2 s, então a água sobe de forma constante até chegar à bomba ou até o ar de fora não conseguir empurrá-la mais; a até 0,05% do limite ela ainda chega. A altura de uma bomba está certa se a água chegar com no máximo 2% de folga; qualquer outra previsão, dentro de 2%. g = 9,8 m/s²; o ar ao nível do mar pressiona 101,3 kPa. Roda em tempo real.

Ao trocar de idioma, seu tubo, previsão, tentativas e rodada são mantidos.