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Iniciación a la física

Autor: Manel Aljama Garcia
Curso:
9,47/10 (15 opiniones) |48159 alumnos|Fecha publicación: 22/03/2005
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Capítulo 5:

 Presión en los gases.

Idea General

La atmósfera, capa gaseosa de la Tierra, ejerce una presión llamada presión atmosférica sobre todos los cuerpos. Torricelli en el siglo XVII demostró mediante un célebre experimento su existencia y midió su valor.  Este valor o presión varía según los lugares y se mide con los barómetros.  La llamada Ley de Boyle y Mariotte, estudia la relación que hay entre la presión y el volumen de los gases. Para medir la presión de los gases dentro de recipientes se usa el manómetro.  Para extraer los gases de los recipientes se usa la bomba de vacío.

Presión Atmosférica

La masa más importante de gas que existe es la Atmósfera que forma una capa que envuelve a la Tierra. Está compuesta por diversos gases. Ejerce una presión sobre todos los cuerpos con los que está en contacto: la presión atmosférica.   La presión atmosférica es producida por el peso del aire.

Torricelli

En el siglo XVII Torricelli se situó a nivel del mar y con un tubo de 1 metro de largo, cerrado por un extremo. Lo llenó de mercurio y lo volcó colocándolo sobre una cubeta que también tenía un poco de mercurio. Entonces vio que el nivel del mercurio descendió hasta 760 milímetros. El resto quedó vacío formando lo que se llama cámara barométrica. 

Este experimento demostró la existencia de la presión atmosférica.  La presión actúa sobre el mercurio del tubo impidiendo que el mismo se derrame del todo.  Por otra parte la presión que ejerce una columna de un metro de mercurio es superior a la presión atmosférica hasta que se igualan ambas fuerzas (al salir solo 240 mm).

Por tanto el valor de la presión atmosférica es igual a la presión del mercurio que queda en el  tubo. Como éste pesa 1033 gramos (para 760 mm y 1 cm2 de sección, el nivel de la presión atmosférica a nivel del mar es de 1033 gramos por cm2 que es la presión normal y se toma como unidad llamada atmósfera.  Una atmósfera equivale a 760 mm de mercurio.

Los Vientos

La presión atmosférica disminuye con la altitud. El calor provoca una dilatación en el aire y hace que una misma masa ocupe espacios mayores al disminuir su densidad y su presión.  En sitios fríos pasa lo contrario. Esto origina los vientos que van de las zonas de altas presiones (anticiclónicas) hacia las bajas (ciclónicas).

Medida

La presión se mide con los barómetros. Existen diversos modelos y sistemas. El más antiguo es el de mercurio (como uso Torricelli).

Ley de Boyle y Mariotte

Los gases son cuerpos elásticos y al ser sometidos a presión disminuyen su volumen. Boyle y Mariotte descubrieron que:  Permaneciendo constante la temperatura, el volumen que ocupa una masa de gas es inversamente proporcional a la presión a que está sometido.  

Esta ley se puede formular así, si V es el volumen de gas y p la presión a que está sometido. Al aumentar la presión ocupará un nuevo volumen V´:

p / p' =  V / V'

De donde resulta  V * p = V' * p'  = K (constante)

Para una temperatura determinada, el producto del volumen que ocupa un gas, por la presión que sobre él actúa es una cantidad constante.

Aplicaciones de la presión atmosférica

Bombas de vacío, elevación de agua, sifón, pipetas, etc.  Para medir el gas de una bombona de butano se usan instrumentos de vacío como el manómetro

Como elevar agua

Hasta el que se desarrolló la bomba hidráulica subir agua a las alturas era un gran problema.  Hoy estas bombas han sido sustituidas por las  centrífugas.  Que son parecidas a las bombas rotatorias de vacío.

Torricelli (1608-1647) amigo de Galileo experimentó con la presión atmosférica. En su época se creía que no se podía elevar agua con una bomba de vacío a más de 10 metros por el `horror al vació´ de la naturaleza. Galileo demostró que era la presión que ejerce la atmósfera la que impide esto y es igual a una capa de agua de 10 metros de espesor.

Capítulo anterior - Presión en los líquidos.

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