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Aula X-Pressão atmosférica

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Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESCUniversidade do Estado de Santa Catarina – UDESC

Centro de Ciências Agroveterinárias – CAVCentro de Ciências Agroveterinárias – CAV

Departamento de Agronomia - AGRDepartamento de Agronomia - AGR

Disciplina Meteorologia e Climatologia – 2009 / IDisciplina Meteorologia e Climatologia – 2009 / I

Aula – XAula – X

ELEMENTOS E FENÔMENOS ELEMENTOS E FENÔMENOS METEOROLÓGICOS METEOROLÓGICOS

PRESSÃO ATMOSFÉRICAPRESSÃO ATMOSFÉRICA

André Julio do AmaralAndré Julio do AmaralEng. Agron. Msc. Ciência do Solo-CAV/UDESCEng. Agron. Msc. Ciência do Solo-CAV/UDESC

Lages, SC, Maio de 2009Lages, SC, Maio de 2009

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1. INTRODUÇÃO 2. VARIAÇÃO DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA 3. UNIDADES DE MEDIDA 4. METODOLOGIA DA OBSERVAÇÃO 5. CORREÇÕES DE LEITURA 6. CÁLCULO DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA

REDUZIDA AO NÍVEL DO MAR

TÓPICOS DA AULA TÓPICOS DA AULA

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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOA atmosfera da Terra é composta por uma mistura de gases: ar seco e vapor d’água, os quais possuem peso q/ agindo sobre uma sup resulta na Pressão atmosférica.Esta pressão depende da altura (carga) da atm, q/ como já vimos é variável no tempo e espaço

Ao nível do mar a pressão é maior do q/ em relação a ptos mais elevados (maior altitude).

Segundo a Lei (ou Princípio) de Pascal “um fluido (liq. ou gás) transmite em todas as direções e em todos os sentidos c/ a mesma intensidade qquer pressão q/ se exerça sobre qquer de seus pontos”, ou seja, sendo a atmosfera uma mistura gasosa sua pressão age em todas as direções e sentidos.

A Patm é enorme, e em conseqüência da distribuição da mesma ser em todas as direções os corpos sobre a superfície da terra não são esmagados.

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EXPERIENCIA DE TORRICELLI (1643)Experiência quantitativa, de muita simplicidade e clareza.

O q/ impede o Hg de descer é a pressão atmosférica. Se for provocado vácuo a coluna desce.A altura da coluna de Hg alcança exatate 76 cm ao NM, na latitude de 45o e temp. de 0oC. Esta altura de Hg independe do formato, diâmetro e inclinação do tubo.Se fosse usado água: 13,6.76 cm = 1033 cm = 10,33 mca (metro de coluna de água).Conclusão: “a Patm equivale à pressão exercida por uma coluna de Mercúrio com aproximadamente 760 mm de altura ou 10,33 mca”.

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VARIAÇÃO NA PRESSÃO ATMOSFÉRICAVARIAÇÃO NA PRESSÃO ATMOSFÉRICA

A Patm não é constante, varia no espaço e no tempo, ou seja, de um lugar a outro, e c/ o tempo num mesmo lugar. Depende da gravidade, densidade do ar, altitude e temperatura, o q/ resulta em variações verticais, horizontais, diárias, anuais e transientes (aleatórias).

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A Patm diminui c/ a altitude, ou seja, é menor em maiores altitudes (menor camada de atm). A coluna de Hg em equilíbrio c/ a Patm, ao NM, latitude 45o é igual a 76 cm de Hg, diminuindo cerca de 1 cm p/ cada 100 m de altura acima do nível do mar. Assim a Patm serve p/ determinar, aproximadate, a altura ou altitude de um lugar. Ex: Dois lugares variam de 1cm para 4 cmHg corresponde a uma diferença de altitude de 400 m.A Patm não é cte no tempo, depende das condições meteorológicas, de modo q/ num mesmo momento podemos encontrar elevada Patm numa região e baixa noutra e, num outro instante acontecer o inverso. O fator meteorológico principal na variação da Patm é a temperatura. Duas massas de ar aquecendo-se de modo diferencial ocasionam diferença de Patm. Isso faz c/ q/ a Patm sofra variações:* Regulares: ocasionada por aquecimento de origem solar (diárias e anuais);* Irregulares: devido ao turbilhonato das massa de ar (responsáveis pelas mudanças de tempo).O curso anual dos valores médios de Patm demonstra uma defasagem em relação à temperatura, ou seja, no verão a Patm é baixa e no inverno é alta.O transcurso diário normal da Patm (s/ influências externas) evidência 2 ondas na marcha da pressão, c/ 2 picos (10 e 22 horas) e 2 cavados (4 e 16 horas) - Maré Barométrica.

As variações transientes decorrem das mudanças do “Tempo” (estado da atmosfera) influenciadas pelas invasões de massas de ar.

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As diferenças espaciais de Patm dão origem ao movto das massas de ar (ventos), por isso o estudo da Patm é de muita importância, pois permite a previsão do tempo e, sua representação sobre mapas da região permite o traçado de linhas denominadas “Linhas Isobáricas” (linhas de mesma pressão atm) usadas p/a previsão de invasão de massas de ar.

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UNIDADES DE MEDIDAUNIDADES DE MEDIDA

Torricelli mostrou que ao nível do mar, latitude 45o e a temperatura de 0oC a coluna é de 760 mmHg, valor este adotado como PADRÃO.Atualmente é adotada como Unidade Internacional p/ expressar a Patm o milibar (mb), p/ facilitar a representação Sinóptica.

mmHg 0,75=mmHg4

3=mb 1

atm 1=kg/cm 1=mca 10,33=kg/m 10.330=mmHg 760=mb 1.013,33 22

As isóbaras utilizadas em cartas geográficas são definidas a intervalos de 3 em 3 mb.

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METODOLOGIA DA OBSERVAÇÃO METODOLOGIA DA OBSERVAÇÃO

Instrumentos + usados: Barômetro de Mercúrio; Barômetro Aneróide e Barógrafo Aneróide.BARÔMETRO DE MERCÚRIOa) Finalidade: medir a Patm (a partir da leitura da pressão aparente).b) Descrição: é igual ao de Torricelli, se constituindo no aparelho + preciso p/ medir a Patm.+ modernos são: de Cuba Fixa c/ Escala Corrigida ou de Cuba Móvel c/ Escala Natural.

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São constituídos de uma pequena cuba: reservatório e uma coluna ambos metálicos. Sendo que um ou outro tipo, sempre terá uma coluna de Hg a ser lida. A Patm é determinada pelo comprimento da coluna, entre o nível do reservatório e o menisco.A leitura é feita em escala graduada inscrita no instrumento, c/ complementação pelo vernier. Solidário ao barômetro existe um termômetro q/ indica a temperatura do aparelho.O aparelho fica suspenso livrete e se põe verticalizado (a prumo). Por uma janela vê-se um segmento de tubo, onde encontra-se o extremo (menisco) da coluna de Hg.c) Instalação: deve ser mantido a prumo, colocado suspenso, onde um anel ao redor da cuba fixa, evita movimento brusco do instrumento. É instalado dentro do escritório da Estação, a altitude da cuba barométrica, assim como a altitude barométrica devem ser conhecidas, por causa das reduções e correções que devem ser realizadas.d) Manejo: As leituras são feitas nos três horários oficiais (9, 15 e 21 horas). P/ a posição correta da leitura, o raio visual do observador deve ser tangente a superfície da coluna de mercúrio, sendo feita no menisco superior, evitando assim o erro de Paralaxe.

O vernier completa a leitura na ordem de centésimos. Essa leitura fornece a “Pressão Aparente” (Pa) da Estação. Efetuamos ao mesmo tempo a leitura da temperatura.

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CORREÇÕES DE LEITURA DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA

São aditivas ou subtrativas, possibilitando a comparação das medidas realizadas.1o. Correção Instrumental (Ci): envolve erros referentes a subdivisão da escala, comprimento da escala, ajuste do zero do vernier, capilaridade, vácuo imperfeito. Tal correção vem de fábrica (aferição), podendo ser aditiva ou subtrativa, devendo ser menor do q/ 0,15 mmHg. Após essa correção a leitura passa a ser “Leitura Barométrica”.2o. Correção da Temperatura (Ct): variações de temperatura provocam mudanças no comprimento da escala e na densidade do Hg. Reduz-se a leitura a 0oC. A correção leva em conta o coeficiente de dilatação do latão e do Hg, obtida em tabela, em função da temperatura, sendo:Temperatura Hg 0oC: aditiva (+) e Temperatura Hg > 0oC: subtrativa (-). Tab 5.10Após esta correção a leitura passa a ser “Leitura Barométrica a 0oC”.

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3o. Correção da Gravidade - Altitude (CgA): o peso da coluna de Hg é função da gravidade e esta varia c/ a altitude. Reduzimos a uma altitude padrão, p/ q/ possamos comparar c/ leituras realizadas em outras altitudes. A Altitude Padrão é a do nível do mar. A correção é obtida em tabela em função da leitura barométrica aparente e altitude local:Altitude 0 m: aditiva (+) Altitude 0 m: subtrativa (-) Tab 5.11 Após esta correção a leitura passa a ser “Leitura Barométrica à altitude local”.

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4o. Correção da Gravidade - Latitude (CgL): o peso da atmosfera também é função da gravidade e esta varia com a latitude, reduzimos p/ a Latitude Padrão de 45o. A correção é obtida em tabela em função da leitura barométrica aparente e da latitude local, sendo:Latitude 45o : Aditiva (+) Latitude 45o : Subtrativa (-)

Tab 5.12Após esta correção a leitura passa a ser “Leitura Barométrica à latitude local”.

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Pressão da Estação (Ph): é a soma algébrica da Pressão aparente (Pa) e as Correções.

CgL)(CgA)(Ct)(Ci)(PaPh

onde, Ph é a Pressão atmosférica da estação; Ci é a correção instrumental; Ct é a correção da temperatura ; CgA é a correção da gravidade; CgL é a correção da latitude. Exercício: Leitura barométrica = 680 mm Hg t = 20 oC Lat= 27o 49’= 28o Alt=960 mCi = 0,15 mmHg

Ph = 680 + 0,15 - 2,21 – 0,13 + 0,98Ph = 678.79

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BAROMETRO ANERÓIDE OU METÁLICOa) Finalidade: medida da Patm. O Barômetro de Hg requer cuidados especiais, o q/ o torna impróprio p/ certos usos. Em virtude disso foi desenvolvido um barômetro menos exato, mas de fácil manejo pois, não contém líquido, sendo chamados de Aneróides. Sua gde vantagem é q/ suas leituras não precisam correções, ou seja já fornece a Pressão da Estação. c) Descrição: consta de um eleto sensível na forma de cápsula metálica, no interior da qual se fez vácuo, sendo o mais comum o de VIDI. Dentro da cápsula há molas q/ proporcionam elasticidade a parede. A cápsula apresenta a superfície ondulada, proporcionando maior sensibilidade. As vezes são várias cápsulas. C/ a variação da cápsula, em conseqüência da variação da Patm, um ponteiro indica a variação da pressão sobre um escala. É menos preciso e deve ser freqüentemente aferido. São portáteis, de fácil transporte e manuseio.

d) Instalação: em suporte próprio junto ao Barômetro de Hg, no escritório da Estação.e) Manejo: não necessita correção, somente aferição periódica. É usado como Altímetro, dando a Pressão da Estação (Ph) diretamente.

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BARÓGRAFOa) Finalidade: registro contínuo da Patm.b) Descrição: é chamado de Barógrafo de Richard, se constituindo numa combinação de vários de Vidi. É composto por uma série de cápsulas aneróides sobrepostas, a deformação é amplificada e registrada sobre um tambor com mecanismo de relojoaria. c) Instalação: em suporte junto ao Barômetro de Mercúrio, no Escritório da Estação. Dá a Pressão da Estação (Ph) diretamente, sendo usado como altímetro.d) Manejo: cuidados com o mecanismo de registro, tinta, pena, troca do gráfico, não necessita correções, somente aferição periódica.

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CALCULO DA PRESSÃO REDUZIDA AO NÍVEL DO MAR (Po)

Para usar os dados de Patm em cartas do tempo. Os valores são lançados em mapas e as pressões reduzidas ao nível do mar (Po), pontos de Patm de mesmo valor são unidos entre si por linhas (Isóbaras), sobre as quais meteorologistas sinóptico prevêem a direção e velocidade de ventos, invasão de frentes. É calculada pela seguinte expressão:

Po = Ph + Ch

onde, Po é a pressão atmosférica reduzida ao nível do mar; Ph é a pressão da estação; Ch é a correção devido a coluna atmosférica “h” (m) de altura (h = altitude), dada em tabela em função da temperatura e altitude.

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OBRIGADO