ÍNDICE DE CORREÇÃO INSTRUMENTAL DO BARÔMETRO

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1 ÍNDICE DE CORREÇÃO INSTRUMENTAL DO BARÔMETRO Ana Paula Gonçalves André Will Mariane Martins Wagner Vitorino Instituto Federal de Ciência e Tecnologia do Estado de Santa Catarina Avenida: Mauro Ramos, n 950, Centro Florianópolis/SC CEP: 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.

2 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

3 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/s 2 (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 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 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.

4 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.

5 . FIGURA 1: Gráficos da análise feita no dia 10 de maio dos instrumentos de pressão barômetro e barógrafo.

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7 FIGURA 2: Gráficos da análise feita no dia 11 de maio dos instrumentos de pressão barômetro e barógrafo.

8 FIGURA 3: Gráficos da análise feita no dia 12 de maio dos instrumentos de pressão barômetro e barógrafo.

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10 . Figura 4: Gráficos da análise feita no dia 13 de maio dos instrumentos de pressão barômetro e barógrafo.

11 FIGURA 5: Gráficos da análise feita no dia 14 de maio dos instrumentos de pressão barômetro e barógrafo.

12 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 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 Referências: Instituto Nacional de Meteorologia. Instrumentos Meteorológocos. Disponivel em:< em: 12/06/2010. CÂNDIDO, Sérgio; FUENTES, Márcia. Técnicas de Observação Meteorológica, Caderno 2. Pressão Atmosférica. Wikipedia, a incicloédia livre. Barômetro.Disponivel em: < Acesso em: 03/06/2010 Manual do Observador Meteorológico. Elaborado: Diretoria de Hidrografia e Navegação. Brasil, 1ª Ed., Variação da pressão atmosférica que ocorre em ciclos diários.

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