La presión atmosférica, que es la fuerza que ejerce la atmósfera sobre la superficie terrestre, es un factor fundamental en diversos campos como la meteorología, la aviación, la química y la industria. Para comprender y medir esta fuerza invisible, se han desarrollado instrumentos y unidades de medida específicas.
¿Qué se mide en atmosferas?
La unidad de presión denominada atmósfera equivale a la presión que ejerce la atmósfera terrestre al nivel del mar. Se ha utilizado para medir presiones elevadas como, por ejemplo, la de los gases comprimidos. Esta unidad no pertenece al Sistema Internacional de Unidades y no tiene símbolo reconocido, pero suele abreviarse como atm.
En la X Conferencia General de Pesas y Medidas de 1954 fue definida como igual a 1 013 250 dinas por cm² (es decir 101 325 Pa). Corresponde a la presión de una columna de mercurio de 760 mm de altura a 0 °C, bajo la aceleración de la gravedad normal (9,80665 m/s²).
La atmósfera técnica (símbolo at) también es una medida antigua de presión, definida como la presión ejercida por una columna de agua de 10 metros de altura: 1 at = 98 066,5 Pa (valor exacto).
Historia de la medida de la presión atmosférica
La atmósfera estándar se definió originalmente como la presión ejercida por una columna de 760 mm de mercurio en 0 grados Celsius (32,0 °F) y gravedad estándar (g n = 80665 m/s2). Se utilizó como condición de referencia para la física y la química.
En 1954, la décima Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) adoptó la " atmósfera estándar " para uso general y afirmó que su definición es exactamente igual a 1013250 dinas. por centímetro cuadrado (101325 Pa). Esto define la presión de una manera que es independiente de las propiedades de cualquier sustancia en particular.
En química y en varias industrias, la presión de referencia a la que se hace referencia en temperatura y presión estándar' era comúnmente 101,325 kPa (1 atm) antes de 1982, pero las normas han divergido desde entonces; en 1982, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada recomendó que, a efectos de especificar las propiedades físicas de las sustancias, la presión estándar fuera precisamente 100 kPa (1 bar).
Fundamento de la medida de la presión atmosférica
La masa de aire que envuelve a la Tierra, la atmósfera, constituye el ejemplo más interesante de distribución de presión de un fluido compresible. El peso del aire que forma la atmósfera origina la llamada presión atmosférica. La presión atmosférica en un punto es numéricamente igual al peso de una columna de aire de área de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el límite superior de la atmósfera.
En 1643, Evangelista Torricelli (1608-47) ideó un método para medir la presión atmosférica y construyó el primer barómetro de mercurio. Dicho barómetro consiste, en esencia, en un tubo de vidrio, de un metro de longitud, cerrado por uno de sus extremos, que se llena completamente de mercurio. Evitando que se vierta el mercurio (tapando el extremo abierto), se invierte el tubo y se introduce su extremo abierto en una cubeta que contiene mercurio, situando el tubo en posición vertical.
Torricelli hizo esta experiencia y observó que el nivel del mercurio descendía dentro del tubo hasta que quedaba una columna (columna barométrica) de unos 760 mm de altura sobre el nivel del mercurio en la cubeta.
La diferencia de niveles (h) del mercurio en el tubo y en la cubeta permite calcular la presión atmosférica. El espacio que se forma sobre la columna de mercurio (cámara barométrica) solo contiene vapor de mercurio, cuya presión podemos despreciar por ser muy pequeña a las temperaturas ordinarias.
Instrumentos para medir la presión atmosférica
El barómetro de mercurio, inventado por Torricelli, es un instrumento clásico para medir la presión atmosférica. Se basa en el equilibrio entre la presión atmosférica y la presión ejercida por una columna de mercurio. La altura de la columna de mercurio es directamente proporcional a la presión atmosférica.
Además del barómetro de mercurio, existen otros instrumentos para medir la presión atmosférica, como:
- Barómetro aneroides : Este tipo de barómetro utiliza una cápsula de metal flexible que se contrae o se expande en respuesta a los cambios de presión atmosférica. La deformación de la cápsula se transmite a un mecanismo que mueve una aguja sobre un dial graduado.
- Barómetro digital : Estos barómetros utilizan sensores electrónicos para medir la presión atmosférica y la muestran en una pantalla digital. Son más compactos y fáciles de usar que los barómetros tradicionales.
Unidades de medida de la presión atmosférica
La presión atmosférica se puede medir en diversas unidades, siendo las más comunes:
- Pascal (Pa) : Es la unidad de presión del Sistema Internacional de Unidades (SI). Un pascal equivale a un newton por metro cuadrado (N/m²).
- Bar (bar) : Un bar equivale a 100 000 Pa.
- Atmósfera estándar (atm) : Es la presión que ejerce la atmósfera al nivel del mar. Equivale a 101 325 Pa.
- Torr (mmHg) : Un torr equivale a la presión ejercida por una columna de mercurio de 1 milímetro de altura. Equivale a 133,322 Pa.
- PSI (psi) : Es la unidad de presión utilizada en los países anglosajones. Un psi equivale a una libra por pulgada cuadrada (lbf/in²). Equivale a 6894,76 Pa.
Tabla comparativa de unidades de presión
| Unidad | Equivalencia en Pa |
|---|---|
| 1 Pa | 1 N/m² |
| 1 bar | 100 000 Pa |
| 1 atm | 101 325 Pa |
| 1 Torr | 133,322 Pa |
| 1 PSI | 6894,76 Pa |
Importancia de la presión atmosférica
La presión atmosférica es un factor crucial en diversos campos:
- Meteorología : Los cambios en la presión atmosférica son responsables de los sistemas meteorológicos como las tormentas, los ciclones y los anticiclones.
- Aviación : La presión atmosférica afecta la sustentación y la resistencia de las aeronaves. Los pilotos deben tener en cuenta la presión atmosférica para realizar sus vuelos de forma segura.
- Buceo : La presión atmosférica aumenta con la profundidad del agua. Los buceadores deben tener en cuenta la presión atmosférica para evitar lesiones por descompresión.
- Química : La presión atmosférica afecta las reacciones químicas y las propiedades de las sustancias. La presión estándar se utiliza como referencia para muchas medidas químicas.
- Industria : La presión atmosférica se utiliza en procesos industriales como la producción de gases comprimidos y la fabricación de productos químicos.
La presión atmosférica es una fuerza invisible que juega un papel fundamental en nuestro planeta y en nuestras vidas. Comprender cómo se mide la presión atmosférica es esencial para diversos campos científicos, tecnológicos e industriales.
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