La presión atmosférica

Introducción

La siguiente investigación se refiere a la Presión Atmosférica, la cual podemos definir como la capa de aire que cubre la Tierra, por efecto de la gravedad, ejerce una presión sobre todos los cuerpos que habitamos en ella. Aunque la capa de la atmósfera se eleva hasta unos mil kilómetros de alto, es solo en los primeros 50 kilómetros donde se condensa la mayor parte del aire.Según nos vamos alejando de la tierra, la densidad de la atmosfera decrece y la fuerza del aire va decreciendo igualmente. La presión atmosférica suele ser más fuerte al nivel del mar y menos fuerte en una montaña elevada. La presión atmosférica, se puede saber si el aire pesa, ya que en la antigüedad por sus creencias pensaban del "horror del vacío", Aparte de esta información se incluyo un experimento para que se pueda saber cómo es la presión atmosférica y una manera entretenida de pasar el tiempo descubriendo de este tema.

¿Qué es la presión atmosférica?

La presión atmosférica se puede decir que es la presión que se ejerce en la Tierra.

Es un punto que se asimila numéricamente con el peso que se da en una columna estática de aire de una sección de recta unitaria que se extiende desde un punto hasta que se tiene límite superior de la atmosfera. Como la densidad del aire poco a poco disminuye conforme se aumenta la altura, no se puede calcular ese peso a menos que exista alguien que sea capaz de describir la variación de la densidad del aire en la función de la altitud o de la presión. Por ello no se puede resultar ser sencillo hacer un cálculo que sea correcto de la presión atmosférica sobre un lugar de nuestra superficie terrestre, por lo contrario, se dice que es difícil medirla o por lo menos saber con cierta exactitud ya que la temperatura como también la presión del aire están variadas constantemente.

La presión atmosférica de nuestra Tierra en un lugar exacto se experimenta demasiadas variaciones que se asociaron con los cambios del clima. Por otra gran parte, en un lugar determinado, la presión atmosférica se disminuye con la altitud, como se ha dicho.

La presión atmosférica se decrece a razón de 1mmhg o Torr por cada 10 de elevación en los niveles aproximados al mar. En las practicas se utilizan materiales y instrumentos, llamados altímetros, que son sencillamente barómetros aneroides calibrados en superficies altas, estos instrumentos son demasiado precisos.

La presión atmosférica normal, en la atmosfera, fue definida como la presión atmosférica media a nivel del mar que se adapto como exactamente 101 325 Pa o Torr. A partir de 1982, la IUPAC recomendó que si se llega a tratar de explicar las propiedades físicas de las sustancias de la presión debía definirse exactamente a 100Kpa o (-750,062 Torr).Aparte de ser un numero redondo, este cambio que tiene una ventaja fácil porque 100kPa Equivalen a una altitud aproximada de 112 metros , que está cercana al promedio de 194 m de la población del mundo.

En la antigüedad se estaban lejos de pensar cuál sería el peso del aire. Lo que se considera como un cuerpo que por naturaleza tendrá que elevarse. Cuando algunos o todos jardineros de Italia quisieron elevar agua aspirándose como una bomba de hélice, se aprecio que no podían superar la altura de 10,33m (cerca de 34 pies). Consultado por Galileo se determino éste que es el horror de la naturaleza al vacio se limitaba con una gran fuerza que equivale al peso de 10,33 m de agua (lo que viene a ser 1 atm de presión), y se denominó a dicha altura alteza limitatíssima.

En 1643, Torricelli tomó un pequeño tubo de vidrio de un metro de longitud y lo llenó de "planta viva" (mercurio). Manteniéndose el tubo cerrado con su propio dedo, lo invirtió e introdujo en una vasija con mercurio. Al retirar su dedo pudo comprobar que el metal se descendía hasta lograr formar una línea cuya altura era 13,6 veces menor que la que se obtenía al realizar el experimento de agua. Como se sabía que el mercurio era 13,6 veces más pesado que el agua, se pudo identificar que ambas líneas de líquido soportaban el mismo contrapeso, sospechándose que solo el aire era capaz de realizar la mencionada fuerza.

Luego de ala edad temprana se llego la muerte de Torricelli, llegaron sus experimentos a los oídos de Pascal, a través del Padre Mersenne que los dio a conocer por medio de un tratado, actualmente depositado en París. Después aceptando inicialmente la teoría del horror al vacío, no llego a tardar Pascal en cambiar de idea al observar los resultados de los experimentos que realizó. Utilizando un tubo encorvado y usándolo de forma que la atmosfera no tuviera ninguna influencia hacia el líquido. Observó que las líneas llegaban al mismo nivel. Aunque, cuando permitían que la acción de la atmosfera, el nivel cambiara.

Los resultados le indujeron a llevar el experimento definitivo, que es consistente transportar el barómetro a distintas altitudes y saberse si realmente el peso del aire que se determinaba la ascensión del liquido en el tubo. Al escribir a Perier, uno de sus parientes, el 15 de noviembre de 1647 acerca del este experimento proyectado, se decía:

"Si sucede que la altura que la plata viva es menor en lo alto de la montaña que abajo, se ducirá necesariamente que la gravedad y presión del aire son la única causa de esta suspensión de la plata viva, y no el horror al vacío, porque es verdad que hay mas aire que pese al pie de la montaña que en su vértice."

El 19 de septiembre de 1648,Pelier cumplió el deseo de su cuñado realizando el experimento en la cima de Puy-de dome comparándose que la medida realizada en la cima , era una altura de 500 toesas (cerca de 1000m), con la base, tomada por el padre Castin, encontrando la diferencia de las tres y media columnas entre ambas. La idea del horror vacui quedo definitivamente olvidada, realmente ahora el aire pesa.

Torricelli 12 años antes del experimento afirmaba que El aire es pesado, se lo puede comparar a un vasto de manto de lana que envuelve la Tierra hasta más allá de las nubes; el peso de esta lana comprime la superficie del mercurio en la cuba, impidiendo que descienda la columna mercurial.

Cuando el aire esta frio, desciende, haciendo aumentar la presión y provocando estabilidad y forma, entonces, una anticiclón térmica. Cuando el aire está caliente, asciende, haciendo bajar la presión y provocando inestabilidad. Se forma entonces un ciclón o borrasca térmica.

Además, el aire frio y cálido rehúsan a mezclarse, debió a la diferencia de densidades y cuando se encuentran en superficie, el aire frio empuja hacia arriba al aire caliente provocando un descenso de la presión e inestabilidad, por causas dinámicas. Se forma entonces un ciclón, o borrasca dinámica. Esta zona de contacto es la que se conoce como frente. Cuando el aire frio y el cálido se encuentran en altura, descienden en convergencia dinámica, haciendo aumentar la presión y provocando estabilidad. Se forma, entonces un anticiclón dinámico.

¿Quién descubrió la presión atmosférica?

Evangelista Torricelli nacido en Faenza, Italia el 15 de octubre en 1609. Quedó huérfano a pequeña edad, por causas desconocidas, por lo que fue criado por su tío, Jacob Torricelli, un fraile camaldulense que le enseñó humanidades. En 1627 fue mandado Roma para que estudiara ciencias con el benedictino Benedetto Castelli, llamado por Urbano VII para enseñar matemáticas en el colegio de Sapienza y uno de los primeros discípulos de Galileo.

Estudió una las obras "ies sefarad, Dialoghi delle nuove scienze (Diálogo de la nueva ciencia, en español)", la cual se inspiró a crear por si mismo algunos de los principios mecánicos allí establecidos que recogió en su obra De motu. En 1632, Castelli se puso en contacto con Galileo para mostrarle el trabajo de Torricelli y solicitarle que le acogiera, propuesta que Galileo aceptó, por lo que Torricelli se trasladó a Arcetri, donde ejerció a unirse a Galileo los últimos tres meses de la vida del sabio italiano, quien falleció a principios del año siguiente. Tras la muerte de Galileo, Torricelli, que deseaba volver a Roma, cedió a las distinciones de Fernando II de Toscana y, nombrado filósofo y matemático del gran duque y profesor de matemáticas en la Academia de Florencia, que se estableció en esa ciudad.

En 1643 decido realizar su propio descubrimiento del que le haría pasar a la posteridad: el principio del barómetro, que demostraba que si existía la presión atmosférica, después que fue demostrado por Pascal realizando mediciones en diferentes alturas. Aunque el mencionado experimento ha pasado a la historia por la importancia del barómetro y de la medida de la presión atmosférica, la motivación inicial tanto de Torricelli como de Pascal para realizar este experimento fue refutar la teoría aristotélica de que "la naturaleza tiene horror al vacío". La unidad de presión torr se nombró en su memoria. Enunció, además, el teorema de Torricelli de importancia fundamental en hidráulica.

En el año de  1644 se publicó su trabajo sobre el movimiento bajo el título Opera geométrica. La publicación, junto a esta obra, de varios trabajos sobre las partes de las curvas cicloides le supuso una agria disputa con Roberval quien le acusó de copiar sus soluciones del problema de la cuadratura de dichas curvas. Aunque no parece haber dudas de que Torricelli llegó al mismo resultado de forma de sí mismo, el debate sobre la primicia de la solución se prolongó hasta su muerte.

Entre todos los experimentos que realizo, se encuentra el principio que dice que si una serie de cuerpos están unidos de modo tal que, debido a su movimiento, su centro de gravedad no puede ascender o descender, entonces dichos cuerpos están en equilibrio. Descubrió además que la envolvente de todas las trayectorias parabólicas descritas por los proyectiles lanzados desde un punto con igual velocidad, pero en direcciones diferentes, es un paraboloide de revolución. Así mismo, empleó y mejoro el método de los indivisibles de Cavalieri.

También realizó importantes mejoras en el telescopio y el microscopio, siendo numerosas las lentes por él fabricadas y grabadas con su nombre que aún se conservan en Florencia.

¿Quiénes participaron en la investigación de la presión atmosférica?

Blaise Pascal (19 de junio 1623 -  19 de agosto de 1662) fue

un matemático, físico, filósofo cristiano y escritor. Su conexión en las matemáticas y las ciencias naturales agregan el diseño y construcción de una o más calculadoras mecánicas, aporte a la probabilidad de investigaciones sobre fluidos y la explicación de conceptos como la presión y el vacio. Después de su experiencia religiosa en 1654, después de todo esto Pascal abandono las matemáticas y las físicas para dedicarse a la filosofía y a la teología.

Blaise Pascal nació en el seno de una familia noble en Clermont en la zona de Auvernia, del Macizo Central francés. Su padre, Étienne Pascal, tras haber recibido una formación como jurista en París, era un magistrado de alto rango  que se desempeñaba como juez vicepresidente del tribunal de impuestos de Auvernia en Clermont. Por otra parte, Étienne Pascal se demostrara después más tarde como matemático. Su madre, Antoinette Begon provenía de una familia burguesa de comerciantes acomodados que también aspiraba a la Noblesse de robe. Blaise Pascal tenía dos hermanas, Gilberte y Jaqueline. A la primera, tres años mayor que Blaise, se le conoce mucho más, puesto que fue ella quien escribió la primera biografía publicada sobre su hermano. Al nacer Jaqueline, su hermana dos años menor, la madre no pudo recuperarse de aquel parto complicado y dificil, de modo que Pascal perdió su madre desde muy pequeño, juntos con sus hermanas.

Algún tiempo después, ya sin la madre, Étienne Pascal se trasladó con su familia a París, llevando también a una niñera que estaba a cargo del cuidado de sus tres hijos semihuérfanos. Blaise tenía para entonces ocho años y el objetivo de su padre era abrirle en la capital francesa mayores posibilidades que las existentes en la provincia para su educación y despliegue de capacidades, a todos los hijos, pero particularmente para Blaise, quien llamaba mucho la atención por su capacidad intelectual superdotada.

La presión atmosférica en la salud

Los daños que se causan por la presión atmosférica se causan en estructuras del cuerpo, aumento de presión, se disminuye el volumen gaseoso e inversamente cuando baja la presión, aumenta el volumen del gas. Se ven afectados los oídos, los senos parnasales, el parénquima pulmonar y demasiadas mas enfermedades de base impedir a los conductos de comunicación en la zona atmosférico y dificultan la entrada de aire.

Los efectos o enfermedades que pueden causarse son barotitis (con gran dolor óptico), la baro sinusitis (con gran dolor facial) y las diferentes afecciones del pulmón, sobre todo en el ascenso desde el fondo del mar o descenso, suelen ser causando en lugares menos oportunos

Debemos saber que los efectos que el medio ambiente puede causar físicamente a un ser vivo, cuando se transportan a un hábitat normal puede ser por ejemplo a las alturas pudiendo ser el "mal de la montaña" con una expresión de una "Hipo presión absoluta" por la altura. A unos 3.000 metros de una altura de presión atmosférica del 02 disminuyendo al 110 mm de Hg (Los 157 que se tienen al nivel del mar), y a unos 6.000 metros de altura disminuyendo aún más y hasta 75 mm de Hg. Esto se lleva a una falta importante de 02 en la sangre y tejidos vascular izados , que se genera una demanda de regulación fisiología , se es importante los fenómenos del cuadro clínico severo que se presenta con edema cerebral y edema pulmonar agudo , que en ocasiones puede llegar ocasiones bruscas que llevan a la muerte.

Un periodo de tan sólo tres días de escasa mezcla atmosférica puede llevar a concentraciones elevadas de productos peligrosos en áreas de alta contaminación y, en casos extremos, producir enfermedades e incluso la muerte. En 1948 una inversión térmica sobre Donora, Pennsylvania, produjo enfermedades respiratorias en más de 6.000 personas ocasionando la muerte de veinte de ellas. En Londres, la contaminación segó entre 3.500 y 4.000 vidas en 1952, y otras 700 en 1962. La liberación de isocianato de metilo a la atmósfera durante una inversión térmica fue la causa del desastre de Bhopâl, India, en diciembre de 1984, que produjo al menos 3.300 muertes y más de 20.000 afectados. Los efectos de la exposición a largo plazo a bajas concentraciones de contaminantes no están bien definidos; no obstante, los grupos de riesgo son los niños, los ancianos, los fumadores, los trabajadores expuestos al contacto con materiales tóxicos y quienes padecen enfermedades pulmonares o cardiacas. Otros efectos adversos de la contaminación atmosférica son los daños que pueden sufrir el ganado y las cosechas.

Experimento

Materiales:

-Globo

-Vaso

-Trocitos de papel

-Cerillos

Procedimiento

Primeros debes inflar el globo. Hazlo apenas un poco, más o menos a 1/3 de su tamaño mayor. Esto lo haremos para que las paredes del mismo no queden tan delgadas, como sucedería si lo inflamos a su tamaño normal.

Ahora toma un trozo pequeño de papel y lo enciendes con los cerrillos.Colocalo dentro del vaso y espera a que se apague

Inmediatamente después que la llama se extinguió, pon el globo sobre la boca del vaso, y haz un pcoo de presión para que el aire no pueda entrar ni salir.

Luego de un par de segundos, verás que puedes levantar el vaso solo con jalar del globo.

¿Cómo funciona?

Cuando colocamos el trozo de papel encendido dentro del vaso, la combustión de éste y sus gases, hacen que el aire que está dentro del vaso también se caliente. Sabemos que cuando un gas se calienta, se dilata, lo que significa que aumenta su volumen.

A continuación colocamos el globo sobre el vaso, y presionamos, de modo que ya no puede salir ni entrar aire.

Pero la combustión ya terminó, y el aire dentro del vaso comienza a enfriarse. Al contrario de lo que sucede cuando calentamos el aire, al enfriarlo éste se contrae, es decir, disminuye su volumen. La presión dentro del vaso es ahora menor que la presión fuera de éste.

Es por eso que la presión atmosférica presiona el globo contra el vaso y viceversa, haciendo que podamos levantarlos de ese modo.

Gráficas e imágenes

Se muestra en la siguientes graficas la presión atmosférica al nivel del mar y como cambia dependiendo de la altura.

Conclusiones

A base de este tema esperemos que las dudas fueran resueltas sobre el tema de "¿Qué es la presión atmosférica?" y dando algunos conceptos sobre ella, sus ventajas y no ventajas sobre el tema hablado. La presión atmosférica es tan importante como nuestro planeta ya que por ella podremos saber si es que llega a existir el tan mencionado en el tema del "miedo al vacio".

Referencias

www.wikipedia.com/wiki/presion_atmoferica

Autor:

Yaydelin Varela Flores