Fluidos en reposo y movimiento-Presión Atmosférica.

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Presión Atmosférica

La atmósfera es la capa de aire que rodea a la Tierra y es indispensable para la vida de plantas y animales. Esta masa de aire es atraída por la gravedad terrestre, es decir, la atmósfera tiene peso y por lo tanto, ejerce una presión sobre todos los cuerpos en contacto con ella, incluyéndonos a nosotros. A esta presión se le llama presión atmosférica.

Como la densidad del aire disminuye cuando nos elevamos, no podemos calcular ese peso a menos que seamos capaces de expresar la densidad del aire ρ en función de la altitud z o de la presión ρ La densidad de la atmósfera es mayor en los lugares más cercanos a la superficie terrestre. El 50% del aire se encuentra en los primeros 5.5 kilómetros de altitud y el 99% del aire se encuentra aproximadamente en los primeros 30 kilómetros de altitud. Por ello, no resulta fácil hacer un cálculo exacto de la presión atmosférica sobre la superficie terrestre; por el contrario, es muy fácil medirla.                                                                  

El primero en medir la presión atmosférica fue el físico italiano Evangelista Torricelli, contemporáneo de Galileo, en 1644.

Experimento

Para hacerlo tomó un tubo de vidrio de un metro de largo, cerrado por uno de sus extremos. Dicho tubo lo llenó de mercurio. Con el extremo libre tapado, invirtió el tubo y lo sumergió en un recipiente que también contenía mercurio. Al destapar el extremo inferior, la columna de mercurio del tubo descendió hasta detenerse a una altura de 76 centímetros, medido desde la superficie del mercurio del recipiente; se detuvo debido a que la presión atmosférica sobre la superficie del mercurio que está en el recipiente, equilibra a la presión que ejerce la columna de mercurio del tubo.

Imagen 1. Experimento de Torricelli.

Torricelli concluyó que la presión atmosférica equivale a la presión hidrostática ejercida por una columna de mercurio de 76 cm de altura.

  • Esta presión se dice que es 1 atmósfera (1 atm).
  • 1 atm = 76 cm de Hg = 760 mm de Hg.

Como la presión atmosférica es igual a la presión hidrostática que ejerce una columna de mercurio de 76 cm de altura, entonces su valor es el siguiente:

Pat = ρg h = (13600 kg/m³) (9.8 m/s²)(0.76 m) =1.013 x 105 Pa

El experimento de Torricelli se realizó al nivel del mar. Pero, así como la presión hidrostática depende de la altura, igualmente la presión atmosférica no tiene el mismo valor en lugares de la Tierra cuya elevación respecto al nivel del mar es diferente (ver tabla).

Por ejemplo, en la ciudad de México, la presión es menor que la de Hermosillo, ya que la primera se encuentra a casi 3,000 metros sobre el nivel del mar, mientras Hermosillo se encuentra a sólo 170 metros del nivel del mar.

Esto significa que los aparatos que se utilizan para medir la presión atmosférica, llamados barómetros y manómetros, también pueden ser utilizados para medir la altitud del lugar.

Las unidades utilizadas para medir la presión atmosférica son las mismas utilizadas para medir presión hidrostática; en honor a Torricelli se ha convenido en llamar Torr a un milímetro de

mercurio. En meteorología se emplea una unidad diferente para medir la presión atmosférica denominada bar (1 bar = 100,000 Pa.).

Por ser el aire un fluido, pudiéramos pensar que la magnitud de la presión atmosférica puede calcularse con la expresión para la presión hidrostática P =ρg h

Bibliografía

  • Harita, Alfonso Bernardo. (2018). FISICA II Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora, Segunda Edición. Hermosillo, Sonora, México. Impreso en México. (Copyright© 2012).

Kendor Emmanuel O´Shelly Parada

Kendor Emmanuel O´Shelly Parada

Ingeniero en Geociencias, Docente