ÍNDICE DE CORREÇÃO INSTRUMENTAL DO
BARÔMETRO
Ana Paula Gonçalves
[email protected]
André Will
[email protected]
Mariane Martins
[email protected]
Wagner Vitorino
[email protected]
Instituto Federal de Ciência e Tecnologia do Estado de Santa Catarina
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Resumo: A função do barômetro é medir a coluna de ar e por meio do uso deste
instrumento pode-se entender melhor os eventos meteorológicos. Mas para a utilização do
mesmo é necessário que ele esteja de acordo com um instrumento padrão. Por conta disso
é necessário analisar quais são os problemas que podem prejudicar a leitura do
observador e verificar se as correções e reduções introduzidas na leitura realmente estão
auxiliando ou prejudicando esta. Para isso é necessário comparar o instrumento com outro
cuja a função é a mesma, medir a pressão atmosférica, ou seja utilizar um instrumento
padrão, neste caso o barógrafo. Assim por meio desta comparação e desta análise pode-se
verificar o comportamento do barômetro e identificar qualquer problema que esteja
prejudicando as leituras.
Palavras-chave: Barômetro, leitura, calibração.
Abstract: The function of the barometer to measure the air column and through the use of
this tool you can better understand weather events. But its use is necessary that it conforms
to a standard instrument. Because of this it is necessary to examine the problems that can
affect the reading of the observer and whether the corrections and reductions made in
reading are actually helping or hurting it. For this it is necessary to compare the
instrument with others whose function is the same, measure the atmospheric pressure, or
use a standard instrument, in this case the barograph. So through this comparison and this
analysis can verify the behavior of the barometer and identify any problem that is harming
the readings.
Keywords: Barometer, Reading, calibration.
1 Introdução
São vários os instrumentos de
medida da pressão atmosférica, como por
exemplo o barógrafo, barômetro de
aneróide . Entre eles há também o
barômetro de mercúrio. Inventado em
1643 por Evagelhista Torritcelli, este
verificou que se a abertura de um tubo de
vidro fosse preenchida com mercúrio, a
pressão atmosférica iria afetar o peso da
coluna de mercúrio no tubo, ou seja, a
coluna sobe quanto maior for a pressão
atmosférica.
A média de uma pressão
atmosférica ao nível do mar é de
aproximadamente
1013
hPa
(Hectopascal 1 ) mediante a qual estima-se
quando a pressão está baixa, ou seja,
abaixo de 1013hPa ou alta, ficando assim,
acima de 1013hPa.
Quando o observador percebe que
a leitura feita pelo instrumento não está
coerente ou de acordo com um padrão é
necessário
proceder
à
correção
instrumental. No caso do barômetro a
comparação com outros instrumentos que
medem também a pressão atmosférica é
uma forma de verificar o que está
ocorrendo. Outra forma, ainda, é observar
o próprio barômetro, pois este pode estar
apresentando alguns erros como: erro de
capacidade (quantidade de mercúrio não
está de acordo com o exigido), erro
residual de pressão (ar junto com o
mercúrio), e até erro de inclinação do
sensor. Tudo influencia a leitura do
instrumento.
É necessário que o barômetro
esteja medindo corretamente a pressão
1
A Organização Meteorológica Mundial
(OMM) passou a adotar a nova unidade de
Pressão Hectopascal (hPa) substituindo a antiga
escala milibar (mb), devido a sua introdução no
Sistema Internacional de Unidades.
atmosférica para, assim, apresentar uma
leitura coerente. Por isso tem-se como
objetivo desta pesquisa, verificar a leitura
do barômetro de mercúrio através de uma
comparação com o barógrafo aneróide da
estação do IFSC.
O motivo da escolha do barógrafo
para a comparação com o barômetro, foi
pois, era o instrumento que se tinha em
mãos para a pesquisa e que se encontrava
próximo ao barômetro de mercúrio, no
escritório da estação meteorológica do
IFSC. Além disso era o instrumento que
tinha uma leitura muito parecida com as
leituras da pressão atmosférica do site do
Instituto Nacional de Meteorologia
(INMET).
2 Metodologia
O barômetro estudado foi do tipo
coluna de mercúrio, cujo modelo é
Station Barometer 11 a 9. Sabe-se que o
grau de incerteza 2 do barômetro estudado
é o menor comparado a outros
instrumentos de medida da pressão
atmosférica.
Compreender o funcionamento do
barômetro e do barógrafo, como são
constituídos foi o primeiro passo do
trabalho, para então realizar as pesquisas,
as comparações necessárias para verificar
se havia algum problema com as medidas
do barômetro.
Como a altura da coluna de
mercúrio de um barômetro não depende
somente da pressão atmosférica, mas,
também, de outros fatores (temperatura,
aceleração da gravidade), é necessário
especificar uma condição padrão, sob a
qual o barômetro poderá, teoricamente,
indicar as leituras de referência da
pressão.
2
Dúvida na medição
Para que as leituras do barômetro
que possam ser comparáveis, com
diferentes altitudes são feitas as seguintes
correções: correção de temperatura a 0°C,
pois este valor é a temperatura normal ou
padrão à qual as leituras do barômetro de
mercúrio são reduzidas; correção de
gravidade, já que a latitude e a altitude
influenciam na leitura do barômetro, as
leituras barométricas são reduzidas de
uma aceleração de gravidade local para a
gravidade normal 3 ; correção instrumental,
calibração com um instrumento padrão
Além dessas correções há também
as reduções da pressão com a altitude. A
pressão atmosférica lida precisa ser
reduzida ao nível do mar, o que
possibilita analisar os campos de pressão
nas cartas sinóticas de superfície.
O barógrafo aneróide utilizado
também nesta pesquisa, com coloca o
Manual do Observador Meteorológico
(1992), fornece o registro contínuo da
pressão atmosférica. Este instrumento, de
acordo também com esse manual é
constituído: de uma caixa metálica
flexível, ou câmara, completamente
fechada, dentro da qual é feito um vácuo
parcial. Uma pequena mola interior
impede que a câmara seja esmagada pela
pressão atmosférica. A câmara flexível
reage às variações de pressão e os
movimentos resultantes são transmitidos
a um ponteiro. Esse ponteiro é constituído
de uma pena fixada em sua extremidade
livre, que se desloca sobre uma folha de
papel graduada em milímetros ou
hectopascais, enrolada em torno de um
tambor. Um mecanismo de relojoaria
imprime ao tambor um movimento
circular, sendo função do observador
trocar a folha de papel uma vez por
3
O valor da gravidade normal é considerado
como uma constante convencional Cg =
9,80665m/s2 (na latitude de 45°).
semana, pois é o tempo que se dá uma
volta completa
..
4 Pesquisa dos dados
A pesquisa iniciou-se com uma
média anual do barômetro e do barógrafo
do ano de 2009. A partir desses dados
verificou-se a média anual do barômetro e
do barógrafo (este além de medir a
pressão também registra), ficando o
barômetro com uma média de 1013,7
hPa, e o barógrafo, com 1014,2 hPa. A
diferença foi de 0,5 hPa. Lembrando que
a redução da gravidade e a correção não
estavam incluídas nos dados do
barômetro. Ou seja, mediante essa média
anual percebeu-se que não há uma
diferença significativa entre os dois
instrumentos de medição.
Além da média anual citada, foi
também realizada uma observação das
leituras dos instrumentos de medida da
pressão atmosférica: barômetro e
barógrafo. A observação foi feita de hora
em hora, das 9 h às 17 h, a partir do dia
10 de maio ao dia 14 do mesmo mês de
2009.
As condições meteorológicas
dessa semana de acordo com a estação
meteorológica convencional do IFSC foi
de uma semana com dias inicialmente
nublados. A temperatura máxima de cada
dia respectivamente foi de 23,6° C , 17,4°
C, 20,9° C, 24,2° C, 25,3° C e as mínimas
respectivamente 16° C, 16,3° C, 14,8° C
17,3° C, 15,5° C. ficando então o dia 12
de maio com a menor temperatura
registrada. E foi nesse dia também que foi
registrado a maior quantidade de chuva
da semana ficando com 117 mm de
precipitação total. A partir do dia 13 de
maio as temperaturas foram aumentando
considerando os dias anteriores assim
como também foi diminuindo a
nebulosidade.
Com os dados obtidos nessa
semana foi feita as comparações entre
barômetro e barógrafo, verificou-se que o
barômetro estava sempre abaixo do
barógrafo de 1 a 2 Hectopascal, como
mostram os gráficos.
Para uma melhor análise dos
dados obtidos e da comparação desses,
montou-se
gráficos
diários
do
comportamento
das leituras dos
instrumentos. Além também de gráficos
que apresentam as diferenças do
barômetro e barógrafo com e sem
correções (temperatura e gravidade que
são feitas no barômetro).
Foi observado também no
decorrer da semana que o mercúrio do
barômetro estava com algumas “bolhas”.
Se essas bolhas forem de ar, poderá sim,
alterar as leituras do instrumento, o que é
conhecido como erro residual.
.
FIGURA 1: Gráficos da análise feita no dia 10 de maio dos instrumentos de pressão barômetro e
barógrafo.
FIGURA 2: Gráficos da análise feita no dia 11 de maio dos instrumentos de pressão barômetro e
barógrafo.
FIGURA 3: Gráficos da análise feita no dia 12 de maio dos instrumentos de pressão barômetro e
barógrafo.
Figura 4: Gráficos da análise feita no dia 13 de maio dos instrumentos de pressão barômetro e
barógrafo.
.
FIGURA 5: Gráficos da análise feita no dia 14 de maio dos instrumentos de pressão barômetro e
barógrafo.
Analisando os gráficos com
correções nota-se que há uma maior
diferença entre os dados do barômetro e
do barógrafo, mas a maré barométrica se
mantém. Diferentemente dos gráficos
onde não há as correções. Esses nota-se
que há uma menor diferença entre os
instrumentos porém, não fica claro o
desenvolvimento da maré barométrica.
Pega-se como exemplo a Figura 2 onde
mostra os gráficos do dia 11 de maio.
Além de toda essa anélise foi feito
também o cálculo do desvio padrão do
barômetro, chegou-se ao resultado de 0,9
hPa sem as correções e de 0,45 hPa com
as correções. Confirmando então as
análises citadas acima.
confirma pela maré barômetrica 4 , pois o
barômetro acompanha o barógrafo. A
maré barométrica possibilita uma melhor
visualização de como o mercúrio do
barômetro está “respondendo”.
Através de 45 observações do
barômetro e do barógrafo, obteve-se uma
média de diferença entre os instrumentos
de 6,4hPa com um desvio padrão de 0,45
hPa.
Assim,
sugere-se
que
o
observador
utilize
uma
correção
instrumental de 6,4hPa ao invés de
0,1hPa, com uma incerteza de 0,1hPa.
Sugere-se também que leve o
barômetro de mercúrio do IFSC para uma
instituição especializada em calibração.
5 Conclusão
Referências:
A manutenção é algo essencial
para qualquer instrumento. E a análise
diária das leituras do barômetro e a
comparação com o barógrafo é muito
importante, pois esses instrumentos
possuem a mesma função e se encontram
em um mesmo local. Por isso eles devem
ter uma resposta parecida, não
necessariamente igual mesmo porque são
instrumentos contituídos de materiais
distintos.
As leituras registradas nos
gráficos diários do barômetro onde não
estão incluídas as reduções e correções
estão mais próximas das leituras do
barógrafo, instrumento o qual desde o
inicio foi utilizado como o instrumento
padrão. Analisando os tipos de gráficos
percebe-se claramente a diferença entre as
leituras que por mais que haja “bolhas”,
que provavelmente sejam de ar, como já
citado, o desenvolvimento do mercúrio
está relativamente normal, o que se
Instituto Nacional de Meteorologia.
Instrumentos Meteorológocos. Disponivel
em:<http://www.inmet.gov.br/>Acesso
em: 12/06/2010.
CÂNDIDO, Sérgio; FUENTES, Márcia.
Técnicas de Observação Meteorológica,
Caderno 2. Pressão Atmosférica.
Wikipedia, a incicloédia livre.
Barômetro.Disponivel em:
<http://pt.wikipedia.org/wiki/Barómetro>
Acesso em: 03/06/2010
Manual do Observador Meteorológico.
Elaborado: Diretoria de Hidrografia e
Navegação. Brasil, 1ª Ed., 1992.
4
Variação da pressão atmosférica que ocorre em
ciclos diários.