TRABAJO PRÔCTICO Presión atmosférica à ndice: Concepto de presión atmosférica

TRABAJO PRÔCTICO
Presión atmosférica
à ndice:
• Concepto de presión atmosférica
• Formas de medición
• Referencias de la presión atmosférica en distintos lugares del planeta
• Breve reseña de la experiencia realizada por Pascal y Torricelli
• Experiencia de Otto de Guericke
• Gráficos indicadores de la presión atmosférica en función de la altura
¿Qué es la presión atmosférica?
Antiguamente se creÃ−a 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:
• Pesó un recipiente con aire.
• Pesó el mismo recipiente con aire comprimido.
En esta segunda prueba habÃ−a 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 centÃ−metro 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. AsÃ− lo prueban
algunas experiencias muy sencillas:
• Se llena un vaso de agua. Se tapa con un papel y luego se lo invierte. A pesar que soporta la presión
del agua, el papel no cae, pues esa presión es menor que la que ejerce la atmósfera hacia arriba.
• Se llena con agua un tubito de los de vainilla, o más delgado; se lo pone boca a bajo y el agua no cae:
esta sostenida por la presión atmosférica.
• Si se chupa el aire de una bolsa de papel, ésta se contrae en todo sentido.
• La misma experiencia puede realizarse con una lata. Estando abierta se la calienta fuertemente: sale
el aire. Se la cierra herméticamente y se deja enfriar: al poco rato las paredes de la lata se hunden,
por la presión atmosférica.
• Si se chupa un lÃ−quido con un tubo, aquel sube hasta la boca (como cuando se toma mate o
refrescos con pajilla).
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
vacÃ−o, realizó en presencia del emperador un experimento que causó enorme sensación en su
época. Utilizó dos semiesferas de metal, huecas que podrÃ−an unirse perfectamente. Su diámetro
era de 55 cm. Estando llenas de aire, no habÃ−a ninguna dificultad en separarlas. Luego hacÃ−a el
vacÃ−o y enganchaba caballos de cada hemisferio. Se necesitaron dieciséis caballos, ocho de cada
lado.
1
¿Como es la presión atmosférica en nuestro planeta?
El valor de la presión atmosférica real en un lugar determinado varÃ−a 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 oxÃ−geno.
Explique lo realizado por el fÃ−sico 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 habÃ−an practicado grandes pozos en los
jardines del palacio de aquel y las bombas tenÃ−an que extraer agua de desde una profundidad de 15
metros. Los ingenieros, con gran asombro, veÃ−an que las maquinas trabajaban, no hacÃ−an subir el
agua más de 8 metros.
Galileo estudio el problema, pero no dio con la solución. Fue Evangelista Torricelli, uno de sus
discÃ−pulos quien dio con la clave.
Los antiguos sabios griegos sostenÃ−an que el agua no subÃ−a por “horror al vacÃ−o”. Según ellos la
materia no podÃ−a soportar que se hiciese el vacÃ−o: en cuanto se producÃ−a corrÃ−a horrorizada a
llenarlo. Esta fantástica teorÃ−a hacÃ−a pensar que la materia, agua en nuestro caso, estaba dotada
de una especie de sabidurÃ−a y hasta de voluntad...
Torricelli pensó que todo esto era falso, y que el agua subÃ−a por la presión de la atmósfera. En
efecto, pensaba, sabemos que el aire pesaba; la atmósfera, por alta que sea, debe tener un lÃ−mite, 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 serÃ−a de 10 metros, de acuerdo con lo que
sucedÃ−a en los pozos de Florencia. TodavÃ−a reflexionó más:
¿Qué pasarÃ−a si en lugar de bombear agua habrÃ−a que bombear mercurio? Su peso
especÃ−fico es 14 veces mayor que el del agua, de modo que con mercurio solo llegarÃ−a a una altura
14 veces menor, aproximadamente 76 cm.
Torricelli comunico sus ideas a Viviani, otro discÃ−pulo 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 = hâ
Ï”
2
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, fÃ−sico 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 tÃ−o Jacobo y luego se fue a Roma a estudiar con Benedetto Castelli, brillante discÃ−pulo 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 geometrÃ−a, 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 lÃ−quidos a través
de orificios, mediante su comparación con los trabajos de Galileo sobre la caÃ−da 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·ϔ= 76 cm · 13,6
=1033
La presión atmosférica es de 1033 hPa.
Para calcular la presión atmosférica en La Paz, Bolivia:
P =h·ϔ= 48 cm · 13,6
3
=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.
BibliografÃ−a:
Autor: Stevenazzi David
Titulo: Hidráulica y maquinas hidráulicas
Página: 107
Editorial: Cesarini Hermanos
PaÃ−s: Argentina
Ciudad: Buenos Aires
Autor: Maiztegui Alberto y Sabato Jorge
Titulo: Introducción a la fÃ−sica
Páginas: de 44 a 61
Editorial: Kapelusz
PaÃ−s: Argentina
Ciudad: Buenos Aires
11
4