TRABAJO PRÁCTICO

Presión atmosférica

Índice:

¿Qué es la presión atmosférica?

Antiguamente se creía que los gases no pesaban. Este error persistió hasta la época de Galileo (siglo XVII), quien demostró que los gases pesan. Para ello hizo más o menos lo siguiente:

En esta segunda prueba había más aire dentro del recipiente (ya que, comprimió el aire y luego le agregó más), y como la balanza indicó mayor peso, comprobó que el aire pesa.

La atmósfera, capa de aire que rodea la Tierra, y cuyo espesor se calcula en unos 500 Km, pesa, y por lo tanto ejerce una presión sobre las cosas y personas que están en la Tierra tal como los peces lo están en el agua. Esta presión se llama presión atmosférica. Cada centímetro cuadrado de nuestro cuerpo soporta una fuerza de 1 kilo debido al aire que rodea el planeta.

La presión atmosférica se ejerce en todas direcciones, con igual intensidad. Así lo prueban algunas experiencias muy sencillas:

Una experiencia muy conocida es la llamada “experiencia de los hemisferios de Magdeburgo”. En 1654, Otto de Guericke, alcalde de Magdeburgo (Alemania), inventor de la primera bomba para hacer vacío, realizó en presencia del emperador un experimento que causó enorme sensación en su época. Utilizó dos semiesferas de metal, huecas que podrían unirse perfectamente. Su diámetro era de 55 cm. Estando llenas de aire, no había ninguna dificultad en separarlas. Luego hacía el vacío y enganchaba caballos de cada hemisferio. Se necesitaron dieciséis caballos, ocho de cada lado.

¿Como es la presión atmosférica en nuestro planeta?

El valor de la presión atmosférica real en un lugar determinado varía constantemente porque depende de las condiciones meteorológicas, corrientes de aire y temperatura. Ademas, este valor disminuye al aumentar la altura sobre el nivel del mar, porque disminuye el peso de la columna de aire que queda por encima.

A medida que se asciende la presión atmosférica disminuye no solo porque hay menos atmósfera por encima, sino porque además la densidad del aire es cada vez menor, principalmente por la disminución de la gravedad, lo que separa cada vez más a sus moléculas. La reducción de la presión del aire significa el descenso de la presión parcial de cada uno de sus componentes, entre ellos el que más apreciamos que es el oxígeno.

Explique lo realizado por el físico Torricelli.

En e año 1664, Galileo, fue consultado por emisarios del gran duque de Toscana respecto de un hecho extraño. Con el fin de ampliar el sistema de riego se habían practicado grandes pozos en los jardines del palacio de aquel y las bombas tenían que extraer agua de desde una profundidad de 15 metros. Los ingenieros, con gran asombro, veían que las maquinas trabajaban, no hacían subir el agua más de 8 metros.

Galileo estudio el problema, pero no dio con la solución. Fue Evangelista Torricelli, uno de sus discípulos quien dio con la clave.

Los antiguos sabios griegos sostenían que el agua no subía por “horror al vacío”. Según ellos la materia no podía soportar que se hiciese el vacío: en cuanto se producía corría horrorizada a llenarlo. Esta fantástica teoría hacía pensar que la materia, agua en nuestro caso, estaba dotada de una especie de sabiduría y hasta de voluntad...

Torricelli pensó que todo esto era falso, y que el agua subía por la presión de la atmósfera. En efecto, pensaba, sabemos que el aire pesaba; la atmósfera, por alta que sea, debe tener un límite, y el total de la atmósfera, debe tener un peso, que ejerce presión sobre la Tierra. Esta presión podrá levantar el agua a un cierto nivel, pero no más y ese nivel sería de 10 metros, de acuerdo con lo que sucedía en los pozos de Florencia. Todavía reflexionó más:

¿Qué pasaría si en lugar de bombear agua habría que bombear mercurio? Su peso específico es 14 veces mayor que el del agua, de modo que con mercurio solo llegaría a una altura 14 veces menor, aproximadamente 76 cm.

Torricelli comunico sus ideas a Viviani, otro discípulo de Galileo, quien inmediatamente realizó la experiencia que hoy conocemos con el nombre de “experiencia de Torricelli”.

EXPERIENCIA DE TORRICELLI. Se llena totalmente de mercurio un tubo de 1m de largo. Se lo tapa con un dedo se lo invierte y se introduce, siempre tapado, en un recipiente con mercurio. Se retira el dedo y del tubo sale parte del mercurio, hasta que alcanza un nivel de 76 cm, donde queda detenido. No sale más mercurio, a pesar de que el extremo inferior del tubo, comunicado con el recipiente, esta abierto.

El mercurio se mantiene en la columna en virtud de la presión de la presión atmosférica, y su altura mide la presión, de acuerdo con la formula

P = h∙ρ

Hg. = Mercurio

Si el tubo se inclina, entra mercurio al tubo, pero la diferencia del nivel entre el mercurio del tubo y el de la cubeta sigue siendo 76 cm.

Evangelista Torricelli, físico y matemático italiano, nació en Faenza, el 15 de octubre de 1608 y murió el 25 de octubre de 1647, a la temprana edad d 39 años. Inició sus estudios bajo la dirección de su tío Jacobo y luego se fue a Roma a estudiar con Benedetto Castelli, brillante discípulo de Galileo.

Fue nombrado filósofo y matemático del Gran Duque de Toscana y profesor en la Academia de Florencia, en sustitución de Galileo.

Su principal preocupación fue la geometría, habiendo hecho estudios sobre la cicloide.

Construyó diversos aparatos ópticos y telescopios, muy superiores a los empleados hasta entonces. Se le atribuye el notable descubrimiento del barómetro a mercurio, creado en 1643 para las experiencias que efectuará para mostrar la existencia y los efectos de la presión atmosférica en las instalaciones de provisión de agua en Florencia.

En el campo de la hidráulica dedujo el principio relativo de la salida libre de los líquidos a través de orificios, mediante su comparación con los trabajos de Galileo sobre la caída de los cuerpos, estableciendo: El agua cuando brota bruscamente, tiene la misma velocidad, en el momento de su salida, que un grave cualquiera que cayera naturalmente desde la superficie del agua hasta el orificio.

Utilice la formula para determinar la presión atmosférica en distintas partes de nuestro planta.

Para calcular la presión atmosférica en Buenos Aires:

P =h·ρ= 76 cm · 13,6

=1033

La presión atmosférica es de 1033 hPa.

Para calcular la presión atmosférica en La Paz, Bolivia:

P =h·ρ= 48 cm · 13,6

=650

La presión atmosférica es de 650 hPa

Conclusión:

En el desarrollo de este trabajo se ha demostrado que la presión atmosférica disminuye en la medida que la altura aumenta con respecto al nivel del mar.

De lo expuesto, puede entenderse el motivo por el cual las personas acostumbradas a vivir en el nivel del mar, cuando se trasladan al altiplano sufren trastornos, entre los más frecuentes, dolores de cabeza.

Como resultado de la experiencia de Torricelli, puede conocerse el valor de la presión atmosférica con una simple medición indirecta de la altura en una escala milimétrica.

Bibliografía:

Autor: Stevenazzi David

Titulo: Hidráulica y maquinas hidráulicas

Página: 107

Editorial: Cesarini Hermanos

País: Argentina

Ciudad: Buenos Aires

Autor: Maiztegui Alberto y Sabato Jorge

Titulo: Introducción a la física

Páginas: de 44 a 61

Editorial: Kapelusz

País: Argentina

Ciudad: Buenos Aires

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