Presión atmosférica
| ||||||
Presión atmosférica. Es la presión ejercida por el Aire atmosférico en cualquier punto de la atmósfera.
Sumario
Comportamiento de la presión atmosférica
La Presión atmosférica en un punto coincide numéricamente con el peso de una columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el límite superior de la atmósfera. Como la densidad del aire disminuye conforme aumenta la altura, no se puede calcular ese peso a menos que seamos capaces de expresar la variación de la densidad del aire ρ en función de la altitud z o de la presión p.
La presión atmosférica en un lugar determinado experimenta variaciones asociadas con los cambios meteorológicos. Por otra parte, en un lugar determinado, la presión atmosférica disminuye con la altitud
Ecuación altimétrica
La ecuación altimétrica establece una relación entre la altitud de un lugar (altura sobre el nivel del mar) con la presión atmosférica en ese lugar. Para deducir una expresión elemental de esta ecuación, será suficiente con suponer que el aire se comporta como un gas ideal o perfecto y que la densidad viene dada en función de la presión y de la temperatura por donde es la masa molar media del aire (≈ 28,9 g/mol).
Entonces, sustituyendo la densidad en la expresión se sigue. En una primera aproximación, se considera constante la temperatura en el intervalo de integración (atmósfera isoterma) y que se desprecia la variación de g en dicho intervalo. En esta condiciones, se puede integrar entre el nivel z=0 (v.g., el nivel del mar) y una altura z sobre dicho nivel, resultando donde se tiene en cuenta que: Así, la presión atmosférica disminuye con la altitud según una ley exponencial:(1) Tomando los valores normales: = 1,292 kg/m3, = 9,80665 m/s2 y
= 760 mmHg = 101 325 Pa,
la constante α toma el valor
≈ 8 000 m
La expresión (1) permite despejar la altitud z en función de la presión:
(2) (en metros)
que es la ecuación altimétrica.
Presión generada por los cuerpos
Todo cuerpo genera una presión, pero esta presión que ejerce depende de su estado (sólido, líquido o gaseoso).
Los sólidos generan presión solo hacia abajo. Los líquidos generan presión hacia todos sus costados y hacia abajo. Y los gases generan presión por todo su derredor; o sea, hacia arriba, hacia todos sus costados y hacia abajo, por la propiedad más importante que los caracteriza: tienden a ocupar todo el espacio que los contiene.
La existencia de la presión atmosférica es evidente, por ejemplo, cuando se utiliza una ventosa: al comprimirla contra el vidrio eliminando el aire de su interior al soltarla recobra su forma, pero ahora la presión atmosférica la mantiene apretada contra la superficie del vidrio.
Peso del aire atmosférico
A nivel del mar un litro de aire pesa 1,293 gramos. En un punto cualquiera la presión atmosférica viene dada por el peso de una columna de aire cuya base es 1 cm2 y la altura la distancia vertical entre el punto y el límite de la superficie libre de la atmósfera.
La presión atmosférica normal equivale a la que ejerce a 0º C y a nivel del mar una columna de mercurio de 76 cm de altura. Ese valor se toma como unidad práctica de presión y se denomina atmósfera.
Unidades de Presión
La presión atmosférica se suele expresar en mm de mercurio (milímetros de mercurio) o torricelli, diciéndose que la presión normal, a nivel del mar es de 760 mm de Hg. Este valor se llama también una atmósfera. Sin embargo, los “hombres del tiempo” suelen utilizar otra unidad para medir la presión: el milibar.
En cualquiera de las unidades, la presión que se considera normal a nivel del mar tiene un valor de 1 atmósfera o, lo que es lo mismo, 760 mm de Hg ó 1.012,9 milibares.
Medición de la presión
Para medir la presión de un fluido se utilizan manómetros. El tipo más sencillo de manómetro es el de tubo abierto. Se trata de un tubo en forma de U que contiene un líquido, hallándose uno de sus extremos a la presión que se desea medir, mientras el otro se encuentra en comunicación con la atmósfera.
Para la medición de la presión atmosférica se emplea el barómetro, del que existen diversos tipos. El barómetro de mercurio, inventado por Torricelli, es simplemente un tubo en forma de U con una rama cerrada en la que se ha hecho el vacío, de manera que la presión en la parte más elevada de esta rama es nula.altitud
Presión atmosférica y altura
Como la presión atmosférica se debe al peso del aire sobre un cierto punto de la superficie terrestre, es lógico suponer que cuanto más alto esté el punto, tanto menor será la presión, ya que también es menor la cantidad de aire que hay en su cima.
Por ejemplo, en una montaña la cantidad de aire que hay en la parte más alta es menor que la que hay sobre una playa, debido a la diferencia de nivel.
Tomando como referencia el nivel del mar, donde la presión atmosférica tiene un valor de 760 mm, se comprueba que, al medir la presión en la cumbre que se encuentra a unos 1.500 metros sobre el nivel del mar, la presión atmosférica vale aproximadamente 635 mm; es decir, la presión disminuye con la altura.
De acuerdo a lo anterior, cuanto mayor sea la altura de la superficie terrestre respecto al nivel del mar, menor es la presión del aire, puesto que la columna de vidrio del barómetro que queda por encima también es menor.
La disminución que experimenta la presión con la altura no es directamente proporcional puesto que el aire es un fluido que puede comprimirse mucho, por lo que las masas de aire más próximas al suelo están comprimidas por el propio peso del aire de las capas superiores y son, por tanto, más densas. Así, cerca del nivel del mar un pequeño ascenso en altura supone una gran disminución de la presión, mientras que a gran altura hay que ascender mucho más para que la presión disminuya en la misma medida.
Registros de presión
Las presiones máximas y mínimas registradas en el planeta han sido las siguientes:
- La presión atmosférica más alta registrada en la Tierra fue de 1083,8 hPa, el 31 de diciembre de 1968, en Agata, al noroeste de Siberia (263 m)
- La más baja se registró en el Tifón Tip, en el Pacífico nordoccidental, el 12 de octubre de 1979. El valor registrado fue de 870 hPa.
