Atmosfera
atm — unidade fora do SI · grandeza: pressão · 101 325 Pa exatamente
Os poceiros florentinos queixavam-se de que nenhuma bomba subia a água acima de dez metros e meio, por mais que se esforçassem. Galileu gracejou que à natureza parecia esgotar-se o horror ao vazio. O seu discípulo Torricelli decidiu verificá-lo a sério e substituiu a água por mercúrio — catorze vezes mais pesado, portanto a coluna sairia mais curta e caberia sobre uma mesa. O mercúrio do tubo selado parou aos setenta e seis centímetros, e por cima ficou um vazio que não deveria existir. A bomba, afinal, não suga nada: é o ar que empurra a água pelo tubo, e empurra exatamente com a força que essa coluna consegue equilibrar. Vivemos, escreveu Torricelli, submersos no fundo de um oceano de ar.
01 · Definição
A atmosfera é uma unidade de pressão fora do SI que vale exatamente 101 325 pascais. O número não é medido, mas fixado: é a pressão de uma coluna de mercúrio de 760 mm a zero graus sob a aceleração normal da gravidade, calculada uma vez e estabelecida como definição desde 1954.
Repare no que aconteceu à lógica. Primeiro a unidade era um objeto: uma coluna de mercúrio que se podia verter, medir com uma régua e ver com os olhos. Depois calculou-se esse objeto a partir da densidade do mercúrio e da gravidade, obteve-se um número de cinco algarismos — e declarou-se unidade o próprio número. O mercúrio deixou de ser necessário: se amanhã a sua densidade for conhecida com um pouco mais de rigor, a atmosfera não se altera, porque já não trata de mercúrio.
O que engana nesta unidade é apenas a segunda metade do nome. A atmosfera «normal» nada diz sobre o que se passa lá fora: a pressão real à superfície varia entre 870 hectopascais no olho de um tufão e 1085 sobre a Sibéria de inverno, e exatamente uma atmosfera ocorre, a rigor, por acaso. É um ponto de referência, não uma medição: a ela se reduzem os volumes dos gases, a partir dela contam-se as temperaturas de ebulição, com ela se graduam os manómetros — e por hábito chama-se-lhe «pressão normal», embora na natureza não exista pressão normal nenhuma.
Do número fixado decorre toda a aritmética desta ficha: a atmosfera vale exatamente 760 milímetros de mercúrio, 1,013 25 bar e 1,033 atmosferas técnicas — aquela «at», o quilograma-força por centímetro quadrado, que ainda se confunde com a verdadeira. A diferença é de três por cento: bastante para estragar um cálculo e pouco de mais para notar o erro no manómetro.
Uma atmosfera são dez toneladas e trezentos e trinta quilogramas de ar assentes em cada metro quadrado: cerca de seiscentos quilogramas sobre os ombros de um adulto e cento e cinquenta sobre a palma da mão. Não nos esmaga porque pressiona por fora e por dentro — mas basta retirar metade de um dos lados para que a diferença se torne uma força bem sensível. A ventosa, a palhinha, o elevador de vácuo para vidro e a caixa torácica ao inspirar funcionam do mesmo modo: baixar um pouco a pressão de um lado e deixar que a atmosfera faça o trabalho.
02 · Conversão
Introduza um valor — a ficha converte-o para as restantes unidades
Três famílias: a própria escala de pressões, objetos conhecidos sob essa pressão e as condições padrão fixadas pela atmosfera.
A armadilha principal não está nos coeficientes, mas no ponto de partida. Um manómetro caseiro — de pneus, de compressor, qualquer um com ponteiro — indica a pressão relativa, ou seja, a diferença para o ar circundante; «dois e meio na roda» significa três e meio absolutos. As fórmulas das leis dos gases, as temperaturas de ebulição e as solubilidades exigem a absoluta. Daí as duas letras dos catálogos em inglês, psig e psia, e daí também metade dos cálculos estragados: confundi-las é errar em exatamente uma atmosfera, o que a pressões baixas é mais do que a própria grandeza medida.
| Notação | O que significa | Valor | Onde aparece |
|---|---|---|---|
| atm | atmosfera normal | 1,0000 | química, mergulho |
| Pa | pascal, a unidade SI | 101325 Pa | normas e cálculos |
| kPa | quilopascal | 101,325 | pneus, técnica em SI |
| bar | bar | 1,01325 | hidráulica, mergulho |
| hPa | hectopascal, também milibar | 1013,3 | boletins meteorológicos |
| mmHg | torr | 760,00 | medicina, técnica de vácuo |
| at | técnica, kgf/cm² | 1,0332 | documentação antiga |
| psi | libra por polegada quadrada | 14,696 | técnica anglo-saxónica |
| mmHg | Pressão arterial | 101325 Pa | 120 mm — sistólica num adulto saudável |
| bar | Pneu de automóvel | 101325 Pa | 2,5 bar no manómetro |
| atm | Garrafa de mergulho | 101325 Pa | 200 atmosferas numa garrafa de aço |
| hPa | Boletim meteorológico | 101325 Pa | 1013 hPa à superfície |
| atm | Condições padrão da IUPAC | 101325 Pa | 1 bar desde 1982; antes, a atmosfera |
| kPa | Condições normais | 101325 Pa | 101,325 kPa e 0 °C |
| mmHg | Verificação barométrica | 101325 Pa | 760 mm a 0 °C e g₀ |
As conversões são exatas: todas estas unidades estão definidas a partir do pascal por coeficientes inteiros e nenhuma delas é corrigida por experiência. O único número vivo da tabela é o hectopascal: coincide com o milibar, e por isso a meteorologia mudou de unidade sem reeducar os observadores nem redesenhar as cartas.
03 · Ordens de grandeza
logaritmo decimal da pressão, atmosferasA faixa habitável e a técnica comum
04 · Instrumentos de medição
Com que se mede a atmosfera
Um tubo de vidro de um metro, selado numa extremidade, cheio de mercúrio e invertido numa taça: o mercúrio desce até parar à altura de equilíbrio, e por cima permanece o vazio de Torricelli — o primeiro vácuo feito por mãos humanas. O instrumento é irrepreensivelmente exato e completamente incómodo: pesa, receia a inclinação e exige correções para a temperatura do mercúrio e para a gravidade local. Em contrapartida não precisa de calibração — a régua é a escala.
O mesmo princípio levado à metrologia: a taça é fechada em baixo por um saco de couro e, com um parafuso, o seu nível é levado de cada vez ao zero da escala — uma ponta de marfim que deve apenas tocar o seu reflexo no mercúrio. Só depois se lê o topo da coluna com nónio, com precisão de um décimo de milímetro. Com barómetros destes fixava-se a pressão nos bancos de verificação até meados do século XX, e foi precisamente das suas leituras, reduzidas a zero graus e à gravidade normal, que nasceu o número 101 325.
Em vez de mercúrio, uma cápsula plana e ondulada de onde se retirou o ar: achata-se um pouco quando a pressão sobe e endireita-se quando desce. A sua parede move-se décimos de milímetro, e toda a esperteza do aparelho está nas alavancas que ampliam esse movimento até ao curso do ponteiro. Um aneroide pode ser transportado, deixado cair e pendurado na entrada, mas mente com o tempo: a mola cansa-se e é preciso compará-lo com o de mercúrio. Assim uma mesma grandeza ganhou um instrumento «correto» e outro «cómodo».
No telemóvel vive uma membrana de silício do tamanho de um grão de areia: verga sob a pressão e, com a vergadura, mudam a capacidade ou a resistência dos extensómetros na sua borda. A sensibilidade ronda os dez pascais, ou seja, menos de um metro de altitude, e por isso o navegador distingue o primeiro andar do terceiro. Já há mais barómetros do que termómetros no mundo, e as suas leituras, recolhidas de milhões de telemóveis, alimentam já os modelos de previsão do tempo.
05 · Regras de escrita
Três minúsculas e uma ressalva
A unidade não tem nome de pessoa, por isso o símbolo escreve-se em minúscula; não se lhe juntam prefixos.
O «A» maiúsculo aparece em catálogos de equipamento importado e significa sempre desleixo, não outra unidade. O bar difere da atmosfera em 1,3 por cento e foi introduzido precisamente para haver um número redondo de pascais; a meteorologia abandonou a atmosfera a seu favor logo nos anos trinta, e os boletins vão em hectopascais, numericamente iguais aos milibares. A «at» técnica é o quilograma-força por centímetro quadrado: é três por cento menor do que a verdadeira e, na documentação antiga, aparece mais vezes do que atm. A última linha à direita fala do que falta: sem a indicação «absoluta» ou «relativa», um valor de pressão está incompleto, e essa é a única ressalva que não se pode omitir.
07 · Secção histórica
Como o vazio se tornou unidade
A experiência durou um minuto e discutiu-se sobre ela vinte anos: acima do mercúrio no tubo havia um vazio que, na convicção geral, não podia existir. Torricelli explicou tudo de uma vez: a coluna é sustentada pelo peso do ar, e a sua altura não é constante — mudava de dia para dia. Um aparelho concebido para uma disputa filosófica revelou-se de imediato um previsor do tempo, e este é o único caso em que a meteorologia nasceu do vácuo.
Blaise Pascal raciocinou: se o ar sustenta a coluna, na montanha há menos ar e a coluna tem de descer. Ele próprio era demasiado frágil de saúde, e ao Puy de Dôme subiu o seu cunhado Florin Périer com dois tubos: um deixou-o ao sopé, à guarda de um monge, o outro levou-o consigo. No cume o mercúrio desceu três polegadas e uma linha. A disputa acabou: o ar pesa, e pesa menos à medida que se sobe.
Otto von Guericke, burgomestre de Magdeburgo, juntou dois hemisférios de cobre, retirou o ar com a sua bomba e desafiou parelhas a separá-los. Oito cavalos de cada lado não conseguiram; com meio metro de diâmetro, a atmosfera segurava a esfera com uma força de cerca de duas toneladas. O cálculo é claro para quem saiba multiplicar área por pressão, mas o espetáculo explicou-o melhor do que qualquer dedução — e entrou nos manuais por quatro séculos.
Em meados do século XX revelou-se um incómodo: a definição através de 760 milímetros de mercúrio arrastava consigo a densidade do mercúrio e a gravidade local, e ambas as grandezas iam sendo precisadas. A décima Conferência Geral de Pesos e Medidas cortou o nó, declarando a atmosfera igual a 101 325 pascais por definição. A unidade perdeu a ligação a uma substância e tornou-se um simples fator — o mesmo recurso com que mais tarde se desligaram dos objetos o metro e depois o quilograma.
A unidade que se aboliu e não se conseguiu retirar
A atmosfera não pertence ao SI e o seu uso não é recomendado: a pressão tem o pascal e, para valores grandes, os seus prefixos. Ainda assim a unidade mantém-se onde não conta o número, mas a comparação com o ar lá fora. O químico escreve «reação a 3 atm» porque lhe interessa quantas vezes é maior do que a atmosférica; o mergulhador conta a profundidade em atmosferas porque cada dez metros de água acrescentam exatamente uma e essa é a conta mais cómoda do seu ofício; o manómetro de pneus está graduado em bares e atm, pois a diferença entre eles é menor do que o erro do aparelho. O paradoxo metrológico está em que, depois de 1954, a atmosfera deixou de ser uma medição e passou a ser um fator exato — ou seja, exatamente aquilo que é cómodo usar e exatamente aquilo que não se pode verificar por experiência. Verificar pode-se um barómetro, não uma unidade; e um barómetro verificado em pascais mostrará uma atmosfera apenas por rara coincidência. Os seus parentes tiveram sorte semelhante: o milímetro de mercúrio também está definido através do pascal e também continua vivo — na medicina, onde com ele se mede a pressão arterial, e nenhuma recomendação mudou isso.
Catálogo · unidades de medida
Uma ficha para cada grandeza
Sete unidades de base do SI, vinte e duas derivadas com nome próprio e unidades fora do SI sem as quais não passam nem a técnica nem o dia a dia. Cada uma é uma ficha: definição, conversão, instrumentos, regras de escrita. Em 36 idiomas.
A pressão: as unidades e as suas razões
uma grandeza, uma dezena de escalasUnidades de base do SI
quilograma, metro, segundoIdioma da ficha
36 idiomas. O símbolo atm é internacional, mas as escalas habituais não são: na tradução as tabelas são adaptadas à prática local.