Medindo, 5 dias depois do voo, a pressão na cabine do avião!

14 de fevereiro, 2015 às 11:47 | Postado em Estática de Fluidos, Mecânica de fluidos, Teoria Cinética dos Gases

Esta postagem trata de explicar como no dia 14/02/15 eu medi a pressão, a 10 km de altitude,  acontecida no interior da cabine de passageiros do avião que me conduziu de São Paulo a Porto Alegre em 09/02/15. Ou seja, como em casa, 5 dias após o voo, pude saber experimentalmente a pressão na cabine!

Uma garrafa pet esvaziada do seu conteúdo líquido estava em minha mochila durante o voo de São Paulo a Porto Alegre no dia 09/02/15. Antes do voo, ainda em São Paulo, eu amassei um pouco a garrafa, diminuindo o volume ar no seu interior e a lacrei.

Quando o avião estava a 10 km de altitude a garrafa se encontrava novamente não amassada. Tal se explica pelo abaixamento da pressão no interior da cabine de passageiros enquanto o avião sobe, determinando que  o volume da garrafa cresça, recuperando a sua forma não amassada.

Então a 10 km de altitude abri a garrafa e pude perceber que ar escapou para fora dela, evidenciando assim que a pressão interna à garrafa era maior do que a pressão na cabine de passageiros.

Tendo garantido a equalização da pressão interna à garrafa com a pressão na cabine, coloquei a tampa e a apertei para fechar hermeticamente a garrafa.

Ao chegar em casa, dia 09/02/15 encontrei a garrafa amassada em acordo com o que pode ser visto na foto abaixo. A garrafa foi guardada hermeticamente fechada até o dia 14/02/15, quando então fiz a foto.

A seguir imergi a garrafa em uma panela com água e cuidadosamente fiz um pequeno orifício na parede de plástico, orifício pelo qual a água entrou na garrafa até que a garrafa não se apresentasse mais amassada. A foto seguinte mostra a garrafa parcialmente cheia pela água que nela entrou.

O próximo passo foi o de medir o volume de água que entrou na garrafa. Encontrei então cerca de 200 mL de água na garrafa. Fiz também uma medida do volume de água com a garrafa completamente cheia, encontrando 600 mL. Portanto conclui que a garrafa amassada da primeira foto tinha no seu interior cerca de 400 mL de ar.

Ora,  a massa de ar no interior da garrafa foi definida quando durante o voo, a 10 km de altitude, lacrei a garrafa, permanecendo constante posteriormente, inclusive durante o processo de entrada de água na garrafa através do orifício 5 dias depois. Como dentro do avião a mesma massa de ar ocupava um volume maior (cerca de 600 mL) do aqui embaix0 (cerca de 400 mL), decorre trivialmente que a densidade do ar aqui embaixo e maior do que lá encima.

Foi então fácil determinar a pressão em que a amostra de ar estava no interior da garrafa durante o voo pois naquele momento seu volume era 600 mL e, depois quando a pressão normal de 1 atm foi recuperada, o mesmo ar ocupava cerca de 400 mL. Assim obtive da Lei de Boyle que a pressão a 10 km de altitude era 1 atm vezes 400 mL divido por 600 mL, resultando então em cerca de 0,67 atm. Ou seja, a pressão no interior da cabine do avião era cerca de 0,67 atm.

Conforme encontra-se na internet, a diferença de pressão máxima entre o interior e o exterior de um avião comercial não deve exceder cerca de 0,5 atm. Como a pressão externa a 10 km de altitude é cerca de 0,26 atm, a pressão interna não deve ser superior a 0,76 atm. Assim este simples experimento com a garrafa pet conduziu a um valor de pressão consistente com o que se espera que aconteça na cabine do avião.

Uma forma simples de se perceber que a pressão diminui em uma cabine enquanto o avião sobe, além do conhecido efeito de incômodo no nossos ouvidos, é o inchaço de embalagens hermeticamente fechadas com bolachas, amendoins, balas, … . A perda rápida do gás em refrigerantes servidos a bordo também se deve ao rebaixamento da pressão na cabine. Para um efeito menos elegante 🙂 veja  Flatulência a bordo de um avião!

Vide também Refazendo a medida da pressão na cabine do avião, agora 8 dias após o voo!

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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