O planeta Terra possui uma camada de ar que recobre a sua superfície. Essa camada tem papel fundamental na manutenção da vida no planeta, e é palco também dos fenômenos atmosféricos.

Mas há outra consequência física importante que decorre da existência de uma atmosfera: como o ar também possui peso, e a atmosfera tem dezenas de quilômetros de altura, ele exerce uma pressão sobre os corpos que estão mergulhados nela (nós, por exemplo!). Esse é um comportamento típico de um fluido.

O físico italiano Torricelli, por volta de 1643, realizou as primeiras experiências importantes para a determinação dos valores e dos efeitos dessa pressão. O aparelho utilizado para medir a pressão atmosférica é chamado de barômetro.

1.1 Experiência de Torricelli

Torricelli usou um tubo de vidro, ver figura 1, que tinha uma de suas extremidades fechada, com cerca de 1 metro de comprimento. Encheu-o com mercúrio, que é uma substância bem sensível a variações de temperatura e pressão, tampou a extremidade aberta e inverteu o tubo, mergulhando a extremidade em uma cuba com mercúrio.

Ele verificou que a coluna de mercúrio no tubo descia até se estabilizar numa altura de 76 cm acima do nível de mercúrio da cuba.

Figura 1: Pressão da atmosfera.

Assim, concluiu que deveria existir uma pressão exercida pela atmosfera atuando sobre a superfície do líquido no recipiente, e que era capaz, assim, de equilibrar a coluna de mercúrio no tubo.

P_atm = 76 cmHg = 1 atm [1]

1.2 Unidades de pressão

A unidade de pressão no Sistema Internacional é o Pascal = 1 Pa = 1 N/m². [2]

Entretanto, essa ainda não é uma unidade muito usual na prática e mesmo nas aplicações da engenharia. Outras unidades usuais são:

kgf/cm²

libra por polegada quadrada (libra/pol²)

milímetros de mercúrio (mm/Hg)

atmosfera (atm)

Relações: 1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg = 1 kgf/cm² = 1,01 .10⁵ N/m²[3]

1.3 A influência da pressão na ebulição

A pressão atmosférica ao nível do mar é de 760 mmHg (1 kgf/cm² = 1,01 .10⁵ N/m²).
Mas essa pressão varia com a altitude. Na medida em que subimos, o ar se torna mais rarefeito, que faz com que a pressão local seja progressivamente menor.

Assim, em cidades de maior altitude, a pressão atmosférica é menor do que em cidades que estão ao nível do mar. Por consequência, a temperatura de ebulição da água também será menor, pois a substância chega mais rapidamente ao estado de agitação capaz de alterar suas ligações moleculares e mudar de estado físico.

Veja na tabela 2, algumas cidades brasileiras, com as temperaturas esperadas de ebulição da água:

Tabela 2: Temperatura de ebulição da água (^oC)

Cidade	Altitude (m)	Ponto de ebulição da água
Rio de Janeiro (nível do mar)	0	100^oC
Palmas	280	99,1^oC
São Paulo	760	97,6^oC
Belo Horizonte	860	97,2^oC
Brasília	1100	96,4^oC
Campos do Jordão (SP)	1700	94,3^oC

Locais ainda mais altos, como a Cidade do México a 2240 m, por exemplo, tem temperatura de ebulição da água em torno dos 93^oC. Se fosse possível chegarmos ao topo do Monte Everest, ponto mais alto da Terra (8848 m), veríamos que lá a água ferveria a apenas 72^oC.

Essa constatação física é que nos leva, agora, a poder discutir o funcionamento da panela de pressão.

Uma substância, ao se vaporizar (mudança de fase), aumenta de volume. Então, se for possível aumentar a pressão local, aumentaremos a temperatura de ebulição dessa substância, já que, ao expô-la a um ambiente de pressão maior, o processo de vaporização fica dificultado. Esse é o princípio aproveitado para a construção e uso das panelas de pressão que temos na cozinha.

2. A TECNOLOGIA DA PANELA DE PRESSÃO

Para evitar a saída dos vapores e gerar progressivo aumento de pressão no interior, a panela conta com um material (aço inox ou alumínio) relativamente espesso na construção do corpo da panela, para suportar as pressões sem deformação. Para que ela possa trabalhar pressurizada, há uma vedação de borracha na tampa, para perfeito selamento (Figura 3).

Uma válvula de pino permite controlar automaticamente a pressão de trabalho: ela se estabiliza num valor ideal a partir da primeira vez que abrir e mantém esse valor abrindo e fechando com constância. No caso de ela falhar, ainda existe uma válvula de segurança que abre quando a pressão sobe além do previsto em projeto, para garantir a segurança do usuário.

Figura 3: Panela de pressão: observe como a válvula com pino “alivia” a pressão no interior da panela quando os vapores aumentam o valor de pressão acima do aceitável. No caso de falha dessa válvula, a panela ainda conta com uma válvula de segurança, que se rompe quando a pressão chega a um valor próximo do suportável pelo metal das paredes da panela.