A Lei de Stevin e os gases

Simon Stevin formulou o Princípio Fundamental da Hidrostática
Simon Stevin formulou o Princípio Fundamental da Hidrostática

Nos estudos realizados sobre fluidodinâmica, vimos que Stevin enunciou que a pressão realizada por um fluido (que pode ser um gás ou um líquido) depende da sua altura, ou seja, depois de encontrar seu equilíbrio, a altura dos líquidos será igual. De acordo com a Lei de Stevin, sabemos que ela só é válida para fluidos que possuem a mesma densidade em todos os seus pontos. Já no caso dos gases, que são facilmente compressíveis, muitas vezes a densidade não é uniforme, isto é, não é a mesma em todas as porções. Dessa forma, dizemos que não se pode aplicar a esse caso a Lei de Stevin. Isso se dá, por exemplo, com a atmosfera terrestre: a densidade do ar vai diminuindo à medida que nos afastamos da superfície.

Para grandes altitudes, ou seja, para grandes desníveis h, a densidade varia muito, não valendo, então, a Lei de Stevin. Para desníveis inferiores a 10 metros, a variação da densidade é pequena e aí a Lei de Stevin vale aproximadamente. Por outro lado, como as densidades dos gases são muito pequenas em comparação às densidades dos líquidos, para h < 10 m o produto d.g.h será também muito pequeno.

Assim, quando trabalhamos com gases contidos em recipientes de dimensões menores que 10 metros, podemos admitir que a pressão é praticamente a mesma em todos os pontos, e também podemos falar simplesmente pressão do gás, sem especificar o ponto. A pressão do gás é o resultado do bombardeio das moléculas do gás que estão em constante agitação a altas velocidades.

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Vejamos um exemplo:

O gás comprimindo a coluna de mercúrio

O dispositivo representado acima foi montado para medir a pressão de um gás contido em um recipiente. O gás comprime uma coluna de mercúrio, cuja densidade é 13,6 x 103 kg/m3, de modo que o desnível h vale 0,380 m. Sabendo que g = 10 m/s2 e que a pressão atmosférica vale Patm = 1,01 x 105 Pa, calcule a pressão do gás.

Resolução: a pressão do gás é a pressão exercida no ponto G. No ponto A, a pressão é igual à pressão atmosférica. Como os pontos G e A estão num mesmo líquido (mercúrio) em equilíbrio, podemos aplicar a Lei de Stevin.

PG= PA+d.g.h
PG
=(1,01 .  105 )+(13,6 .  103 ).(10).(0,380)
PG= (1,01 .  105 )+(0,52 .  105
PG= 1,53 .  105  Pa

Por: Domiciano Correa Marques da Silva

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