Como jogar Tubo de Torricelli
- Escolha um tubo e leia no cartão a densidade do líquido, a pressão do ar ou a altura da coluna.
- A coluna se acomoda onde a sua pressão iguala a do ar: ρ·g·h = p, com p em pascals (1 kPa = 1000 Pa).
- Digite sua previsão e toque em Começar. A coluna desce, ou a bomba esvazia o seu cano, de forma constante.
- 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.