martes, 19 de marzo de 2019

Presión relativa ambiente [Repaso]

El aire contiene oxígeno, nitrógeno y, en ínfima proporción, otros gases; consecuentemente, tiene determinado peso propio y por ello se acumula sobre la superficie terrestre por acción de la gravedad.  Esto fue descubierto por Galileo Galilei (1564-1642), al observar que, el peso de un recipiente al cual se inyecta aire por compresión, aumenta proporcionalmente a la cantidad de aire ingresado.

A partir de esto se define a la presión atmosférica como el peso del aire por unidad de superficie. Debido a la propiedad que tienen los gases de ocupar el volumen total del recipiente que los contiene, la presión atmosférica no sólo actúa horizontalmente, sobre la superficie terrestre sino también en toda otra dirección.

Por mencionar un ejemplo, el cuerpo humano está sometido a la Pa, de manera similar a lo que sucede con la presión del agua en una piscina.

Muchas veces, la presión atmosférica se expresa en “milímetros de columna de mercurio”, esto tiene su origen en el experimento realizado por Torricelli:

Torricelli utilizó un recipiente conteniendo Mercurio (Hg), en el que sumergió un tubo de vidrio de un metro de longitud, también lleno con mercurio, cerrado en su extremo superior y abierto (aunque momentáneamente ocluido), en su extremo inferior.

Al liberar (destapar) el extremo inferior del tubo sumergido en el recipiente, notó que la columna de mercurio descendía hasta cierta altura, en la que el sistema quedaba en equilibrio. 


Tomando en cuenta que la superficie de mercurio de la cubeta está expuesta a la presión atmosférica y la del tubo no, quedó demostrado que la presión atmosférica que actúa sobre el espejo líquido de la cubeta, es equilibrada por la presión debida al peso propio del mercurio dentro del tubo, por lo tanto también, que la altura de la columna habría de variar según varíe el valor de la presión atmosférica. 


Éste es el principio de funcionamiento del barómetro.

Si consideramos una columna de mercurio de un centímetro cuadrado de sección, a nivel del mar la columna medirá aproximadamente 760 mm. El centímetro cúbico de mercurio pesa 13,6 gramos, lo cual hace que la columna de mercurio dentro del tubo pese 1.033,6 gramos.
El gramo es una unidad de peso, por lo que se lo debió convertir en unidad de fuerza para obtener la unidad de presión (la superficie es de 1 cm2). La unidad adoptada fue la DINA, para ello se multiplicó el peso por el valor aceleración de la gravedad ( 981) resultando 1.013,961 dinas. Una idea posterior fue la de usar como unidad de presión el bar que equivale a un millón de dinas, lo cual resultaba excesivo, adoptándose finalmente el milibar (mb), que es la milésima parte del anterior, es decir mil dinas por centímetro cuadrado, o sea 1013 mb, siendo éste valor el equivalente a los 760 mm de columna de mercurio. Esta unidad tuvo vigencia por muchos años y aún la tiene, aunque en la actualidad se la reemplazo por el Hectopascal (hpa), este equivale a 100 Pascales o 100 Newton por metro cuadrado. Teniendo en cuenta que Newton = 105 dinas, la presión atmosférica normal es de 1013 hpa



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