Pascal
Unidade derivada do SI · grandeza: pressão, tensão mecânica
01 · Definição
A pressão que exerce uma força de um newton repartida uniformemente por um metro quadrado. A unidade é minúscula: a atmosfera à nossa volta são cem mil pascais.
A pequenez do pascal não é um defeito, mas a consequência de se ter construído o sistema com honestidade: está montado a partir do newton e do metro, sem fatores de ajuste. A prática desenrasca-se com prefixos — hectopascais no boletim meteorológico, quilopascais na ventilação, megapascais na hidráulica, gigapascais na ciência dos materiais. A propriedade essencial da grandeza está noutro lado: a pressão não depende da força, mas da área sobre a qual essa força assentou. A mesma mulher marca o soalho com um salto agulha e não deixa rasto de ténis, porque a área de apoio difere duzentas vezes.
Num líquido em repouso a pressão transmite-se igualmente em todas as direções — foi isso que o próprio Pascal descobriu. Daí a prensa hidráulica: a mão carrega no êmbolo pequeno, e no grande essa mesma pressão, multiplicada por uma área maior, dá uma força dezenas de vezes superior. O macaco do automóvel, os travões e qualquer prensa vivem desta regra, que explica também porque a pressão no fundo de um recipiente depende só da altura da coluna e não de o recipiente ser estreito ou largo.
02 · Conversão
Pascais, bares, atmosferas, milímetros de mercúrio
Nenhum ofício usa o pascal em estado puro: a meteorologia conta em hectopascais, os do pneu em bares, os médicos em milímetros de mercúrio, a técnica americana em libras por polegada quadrada.
A atmosfera normal está definida como exatamente cento e um mil trezentos e vinte e cinco pascais — a pressão de uma coluna de mercúrio de setecentos e sessenta milímetros a zero graus e sob a aceleração normal da gravidade. A atmosfera técnica é outra coisa: o quilograma-força por centímetro quadrado, noventa e oito mil e sessenta e seis vírgula cinco pascais. A diferença é de três por cento, e nas velhas chapas soviéticas aparecem ambas.
| Unidade | Nome | Valor | Onde aparece |
|---|---|---|---|
| Pa | pascal, unidade do SI | 101325 | cálculos de física |
| hPa | hectopascal | 1013 | boletim meteorológico |
| kPa | quilopascal | 101,33 | ventilação, medicina |
| MPa | megapascal | 0,1013 | hidráulica, resistência |
| GPa | gigapascal | 1,013·10⁻⁴ | módulo de elasticidade dos materiais |
| N/m² | newton por metro quadrado | 101325 | o mesmo que o pascal |
| bar | bar | 1,01 | técnica, meteorologia antes do SI |
| atm | atmosfera normal | 1 | química, condições de referência |
| at | atmosfera técnica, kgf/cm² | 1,03 | chapas soviéticas de equipamento |
| mmHg | milímetro de mercúrio, o torr | 760 | medicina, técnica do vácuo |
| psi | libra por polegada quadrada | 14,7 | técnica anglófona |
| Ba | baria, sistema CGS | 1013250 | acústica e física antes do SI |
O newton por metro quadrado e o pascal são uma e a mesma coisa, a diferença está apenas na escrita. O hectopascal é numericamente igual ao milibar, por isso a passagem dos meteorologistas ao SI não exigiu mudar os números do costume
03 · Ordens de grandeza
do vácuo de um acelerador ao interior do SolCento e um mil trezentos e vinte e cinco — a atmosfera ao nível do mar
04 · Instrumentos de medição
Com que se mede a pressão
Um tubo oco de secção oval, enrolado em arco, tende a endireitar-se sob pressão, e esse movimento passa ao ponteiro através de uma alavanca. Inventado em 1849 e quase inalterado desde então: é exatamente ele que equipa qualquer compressor e qualquer garrafa de gás.
Uma cápsula ondulada com o ar retirado comprime-se e expande-se seguindo a atmosfera; uma mola impede-a de colapsar. Um aparelho sem uma única gota de mercúrio — daí o nome de aneroide, sem líquido.
Uma membrana gravada em silício flete alguns micrómetros, e as resistências nela integradas mudam de valor. Esses sensores estão no telemóvel, no automóvel e na estação meteorológica, e custam menos do que um manómetro de ponteiro.
A baixas pressões já não há membrana que flita, e mede-se de outro modo: pelo calor levado de um filamento aquecido. Quanto mais rarefeito o gás, pior transporta o calor, e pela potência de aquecimento julga-se a pressão até aos milésimos de pascal.
05 · Regras de escrita
P maiúsculo, a minúsculo
O símbolo deriva de um apelido e por isso começa por maiúscula, sendo minúscula a segunda letra: Pa. O prefixo escreve-se junto e sem espaço, quilo em minúscula, mega e giga em maiúscula: kPa, MPa, GPa. O símbolo russo é Па.
Um m minúsculo significa mili, e megapascais escritos como mPa tornam-se milipascais — um erro de mil milhões de vezes. O terceiro exemplo está incompleto: na técnica indica-se quase sempre a pressão relativa, contada a partir da atmosfera, e sem nota o número é ambíguo. A pressão absoluta marca-se com a letra a e a relativa com g, o que na documentação anglófona surge como psia e psig.
06 · Unidades vizinhas
O bar é cómodo pela proximidade da atmosfera, a atmosfera está presa a uma coluna de mercúrio, e o pascal é o único que decorre do sistema sem ajustes.
cem mil pascais
newton por metro²
760 mm de mercúrio
Nas fichas vizinhas do Simetrium: newton, de que o pascal é feito, bar e atmosfera como unidades fora do SI do mesmo fim, psi para a técnica anglófona, e milímetro de mercúrio para a medicina.
07 · Secção histórica
Como se reconheceu que o ar pesa
Um discípulo de Galileu selou um tubo com mercúrio e virou-o numa taça: a coluna desceu até setecentos e sessenta milímetros e parou. Por cima ficou um vazio que a ciência tivera até aí por impossível.
Blaise Pascal pediu ao cunhado que levasse um barómetro ao cume de um vulcão na Auvérnia. A coluna de mercúrio desceu oito centímetros: o ar carrega menos sobre a montanha do que sobre o vale, e portanto a atmosfera tem peso.
Os engenheiros contavam em quilogramas-força por centímetro quadrado, os meteorologistas introduziram o bar e o milibar, os médicos ficaram pelos milímetros de mercúrio. Um mesmo manómetro trazia escalas diferentes conforme o país.
A Décima Quarta Conferência Geral deu à unidade um nome próprio, embora existisse no sistema desde sessenta. Os meteorologistas passaram ao hectopascal sem dor: é numericamente igual ao milibar.
Absoluta, relativa, e o que o aparelho mostra
Quase todo o manómetro mede não a pressão, mas uma diferença: dentro do tubo contra fora. Por isso uma roda vazia marca zero embora tenha ar, e um tensiómetro doméstico dá cento e vinte milímetros acima dos setecentos e sessenta atmosféricos. A pressão absoluta obtém-se somando a atmosférica, e é ela que entra nas equações de estado dos gases — confundir as duas referências continua a ser o erro mais frequente nos cálculos térmicos. Uma subtileza à parte diz respeito à coluna de mercúrio: a sua altura depende da massa volúmica do mercúrio, e esta da temperatura, pelo que a definição estipula zero graus e a aceleração normal da gravidade. A medicina despreza essa correção, a metrologia não, e os padrões primários de pressão constroem-se hoje não sobre mercúrio, mas sobre balanças de pressão, onde a pressão é fixada por massas conhecidas num êmbolo de área medida com rigor.
Catálogo · unidades de medida
Uma ficha para cada grandeza
Sete unidades de base do SI, vinte e duas derivadas com nome próprio e as unidades fora do sistema sem as quais não passam nem a técnica nem o dia a dia. Cada uma tem a sua folha: definição, conversão, instrumentos, regras de escrita. Em 19 idiomas.
Unidades derivadas do SI com nome próprio
ficha do pascal abertaUnidades de base do SI
a terracota: o quilograma, o metro e o segundo, de que se compõe o pascalUnidades fora do SI
a terracota: unidades de pressão de outros sistemasIdioma da ficha
19 línguas. O símbolo Pa é internacional, mas a unidade habitual do dia a dia varia: hectopascais no boletim europeu, polegadas de mercúrio no americano, milímetros de mercúrio no russo.