As Grandezas do Estado Gasoso

O físico e matemático italiano Evangelista Torricelli sugeriu que a atmosfera, sendo constituída por gases em constante movimento, é capaz de exercer pressão sobre a superfície terrestre. Para medi – la, ele inventou um instrumento chamado barômetro.

O barômetro de Torricelli consiste de um longo tubo de vidro com mercúrio (Hg) dentro de uma bacia cheia do mesmo metal (que é líquido em temperatura ambiente), de tal modo que uma extremidade do tubo fica emborcada na bacia e a outra, fechada.

Na época da sua invenção, o barômetro foi considerado uma descoberta de exepcional importância para a ciência: com ele é possível fazer previsões das condições climáticas. Mais tarde, baseado no princípio do barômetro, seria desenvolvido o manômetro, que serve para medir a pressão de gases e líquidos. Além do manômetro de mercúrio, existem diferentes mecanismos utilizados para o mesmo fim e que recebem o mesmo nome.

Pressão

A pressão é uma grandeza física que expressa a força exercida sobre um corpo por unidade de área. No caso dos gases, pressão é o resultado da força exercida exercida conjuntamente por suas partículas sobre a área do recipiente que os contém. Fisicamente, a pressão (P) é definida pela relação entre as grandezas força (F) e área (A), sendo expressa pela equação:

A tendência é que o líquido escoe para a bacia. Todavia, existe uma pressão do ar sobre o líquido que está na bacia, ou seja, as moléculas do ar exercem uma força sobre a área do líquido. Essa pressão impede que todo o mercúrio da coluna escoe para a bacia. Se essa pressão diminuir, maior quantidade de mercúrio vai escoar. Portanto, quanto menor a pressão do ar sobre a superfície do líquido encontrado na bacia, mais o mercúrio escoa e, consequentemente, menor será a coluna de mercúrio no tubo. Por outro lado, quanto maior a pressão exercida pelo ar, menos líquido vai escorrer e maior será a coluna de mercúrio.

Uma vez que a pressão atmosférica varia de acordo com a altitude, definiu – se inicialmente como unidade de medida de pressão a atmosfera (atm), a qual corresponde à pressão que equilibra uma coluna de mercúrio de 760 mm de altura a 0°C e a 0 m de altitude (a referência é o nível do mar). Essa unidade de medida corresponde no SI a 101 325 pascals (Pa).

Volume

O volume é uma grandeza que mede o espaço ocupado por um determinado corpo. O cálculo do volume para objetos regulares, como um cubo e um cilindro, é dado por área x altura. No caso:

V (cubo) = A x h e V (cilindro) = π x r² x h

A unidade de medida no SI da grandeza volume é o metro cúbico (m³).

Apesar de a unidade de volume do SI ser o metro cúbico, os químicos usam na maioria das vezes a unidade litro (L) e mililitro (mL), pois o metro cúbico (equivalente a 1000 L) é uma quantidade muito grande para se trabalhar.

Temperatura

Temperatura é definida, de forma simplificada, como a quantidade de calor de um material, substância ou corpo. Assim como acontece com outras grandezas, existem várias unidades de medidas de temperatura.




Grandeza Unidade de medida Símbolo da unidade Relação da unidade com o SI**

Temperatura (T)* Kelvin (SI) K T°K = T°C + 273
Grau Celsius °C T°C = T°k-273
Grau Fahrenheit °F [(θ/°F – 32)/ 1,8] + 273



* Para temperatura absoluta utiliza-se o símbolo T; para a temperatura em graus Celsius t; e para a temperatura em graus Fahrenheit θ.
** A conversão da escala de temperatura Fahrenheit (θ) para a temperatura Celsius (°C) é: t/°C = (θ/°F – 32)/1,8.