Presión atmosférica / Un enfoque sencillo y didáctico

in StemSocial7 months ago

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En primer lugar mi saludo respetuoso para toda la comunidad académica y científica de Hive.blog, en esta oportunidad seguimos ampliando todo el conocimiento vinculado a nuestra maravillosa ciencia física, y la magnitud física como la presión atmosférica.

Introducción

En nuestro entorno se desarrolla cualquier tipo de fenómeno natural, de los cuales algunos los podemos observar, sin embargo, la gran mayoría de estos son totalmente imperceptibles o invisibles antes nuestros sistemas ópticos naturales (ojos), y uno de ellos lo representa la acción del fenómeno de la presión sobre todo aquella ejercida por la esencial mezcla de gases atmosféricos, y dicha mezcla permanece a nuestro alrededor gracias a la acción gravitacional ejercida por el núcleo de nuestro planeta Tierra.

En el anterior artículo nos relacionamos de manera general con el concepto de la presión, y por lo tanto, dicha magnitud representa la relación entre cierta cantidad de fuerza sobre una determinada área actuando de manera perpendicular a dicha área de aplicación, es decir, su expresión la denotamos como P = F/A, y con dicha expresión podemos seguir conociendo los efectos de la presión en nuestro entorno.

Por lo tanto, seguiremos profundizando sobre la presión atmosférica y cómo es posible demostrar su acción en nuestro alrededor, sobre nosotros descansa continuamente una columna de aire la cual ejerce una presión, y esta columna parte desde nuestros cuerpos hasta el límite superior de nuestra atmósfera, sin embargo, este peso o presión no lo notamos, entonces, la presión atmosférica podemos decir que es el peso de la atmósfera sobre cualquier partícula, cuerpo u objeto sobre el cual actúa, solo que esta presión dependerá de la cantidad de superficie sobre la cual recae, es decir, que la misma será directamente proporcional a la cantidad de peso o fuerza ejercida por unidad de área e inversamente proporcional a dicha área de aplicación.

En relación a lo antes expresado, realizaremos una serie de experiencias prácticas con la finalidad de poder mostrar el efecto de la acción de la presión atmosférica a nuestro alrededor y comprobar que a pesar que no podamos ver o sentir dicho peso o presión. Sin embargo, está presente en cada instante donde nos encontremos.

Presión atmosférica

Este tipo de fenómeno nos envuelve a cada uno de nosotros, ya que está representada por la esencial o vital mezcla homogénea de gases que constituye el aire que respiramos gracias a su contenido de oxígeno, y de esta manera podemos existir en este planeta Tierra, sin embargo, muchos pudieran decir que el aire no posee ningún tipo de peso, y por lo tanto, no ejerce ninguna presión sobre todo lo que se encuentra inmerso en este indispensable medio material o elástico.

Por lo tanto, indudablemente todos llevamos sobre nuestras cabezas una determinada masa o columna de aire, es decir, una cierta parte o fracción de la atmósfera sobre nosotros, esto nos lleva a decir que dicha columna de aire representa un determinado peso de la atmosfera distribuido sobre unidad de superficie, y dicha superficie puede ser cualquier partícula, cuerpo u objeto dentro de esta masa de aire, siendo un claro ejemplo de ello nuestros cuerpos.

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La anterior formulación es la misma utilizada para el cálculo general de la presión, un aspecto muy importante para destacar sobre la presión del aire es que a mayor profundidad dicha presión ejercida por la columna de aire también será mayor, esta característica la encontramos de igual manera en los líquidos que más adelante en posteriores artículos estaremos analizando.

Es importante resaltar que sea determinado que en condiciones controladas la presión atmosférica ejercida por la columna de aire sobre nuestros cuerpos, es la misma que la que ejerce una columna de agua (H2O) de 10 metros e igualmente comparable con la presión ejercida por el peso de una columna de mercurio de 760 mmHg, todo esto actuando bajo la misma superficie que ejerce la columna de aire sobre nuestros cuerpos, como pueden observar a continuación en la siguiente figura 1.

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En la anterior figura pudimos relacionar a varios tipos de sustancias ejerciendo similar presión sobre nuestros cuerpos, diferenciándose de la longitud o altura de cada columna según el caso a estudiar, en cuanto a la unidad de medida de la presión atmosférica es la atmosfera (atm), sin embargo, desde el punto de vista histórico la unidad implementada inicialmente para medir dicha presión fue el milímetro de mercurio (mmHg), y esto debido a la anterior analogía llevada a cabo en la figura 1.

Otros tipos de unidades de medidas se han establecido a través del tiempo, por ejemplo, en el mundo de la industria ha implementado una unidad denominada como atmósfera técnica (at), y esta medida está referida a la presión debido a la acción de un kilogramo fuerza (kgf) sobre un centímetro cuadrado, es importante poder resaltar que no debemos confundir la unidad de atmósfera normal o física (atm) con la de atmósfera técnica (at), ya que la atmósfera normal (atm) se encuentra referida como la presión que ejerce exactamente 760 milímetros de mercurio (mmHg), esto bajo condiciones controladas, por lo tanto, 1 atm = 1,033 at.

Países de habla inglesa implementan unidades análogas, en donde, encontramos las libras por pulgadas cuadradas (psi), luego se utilizó o propagó el sistema CGS (centímetro, gramo, segundo) y la unidad seleccionada resulto ser la baria, es decir, el peso o fuerza ejercida por una dina sobre el área de un centímetro cuadrado, luego se adoptó la implementación del “bar”, en donde, 1 bar = 1.000.000 de barias).

Actualmente podemos decir que el campo científico a nivel internacional implementa el Sistema Internacional (SI), y en dicho sistema encontramos como unidades elementales como el metro, kilogramo y el segundo, es entonces, cuando llega la unidad conocida como el “Pascal” (PA), sin embargo, por ser el Pascal una unidad de medida muy pequeña se implementa el hectopascal (hPA) para la medición de la presión atmosférica, es decir, representando centenares de pascales, representando dicha unidad de medida (hPA) como la unidad base para la medición de la presión atmosférica, importante magnitud física para el desarrollo de todos los fenómenos que se desarrollan en nuestro entorno.

Para seguir conociendo o profundizando un poco más sobre los efectos de la presión atmosférica a continuación realizaremos varias experiencias prácticas que cada uno de ustedes podrá realizar en sus casas y comprender por sí mismos como actúa la presión en cualquier espacio-tiempo donde nos encontremos, por lo tanto, espero que puedan disfrutar de dichas experiencias.

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En las anteriores imágenes pudimos ser testigos de la acción de la presión del aire, es decir, presión atmosférica, en nuestra primera experiencia notamos que a pesar que nuestro recipiente contenedor de agua estaba agujereado, dicho preciado líquido permanecía dentro del mismo, claro esto cuando dicho recipiente se encontraba cerrado, por lo tanto, la presión del aire no entra en el interior de nuestro recipiente.

En consecuencia la presión atmosférica del aire alrededor del recipiente era la que no permitía que el agua saliera por los orificios realizados, en donde, al destapar la botella apareció la acción del presión atmosférica ya que el aire pudo entrar al interior y presionar al agua hasta salir por los agujeros realizados, tal y como se pudo observar en cada una de las imágenes.

En cuanto a nuestra segunda experiencia la realizamos colocando agua dentro de un vaso de vidrio y luego le colocamos una trozo de cartón arriba del mismo y lo volteamos, de esta manera notamos como la acción de la presión atmosférica debajo del cartón evitaba que el agua saliera del vaso, esto lo realizamos con varios niveles de agua y observamos el mismo resultado, ya que a pesar que existía aire dentro del vaso, aún no poseía junto al agua el peso necesario para vencer la fuerza o presión debajo del vaso, tal y como se observó en cada una de las siguientes imágenes.

Conclusión

Con los anteriores experimentos seguimos comprobando como la presión atmosférica se encuentra en todas partes donde nos encontramos, y la misma, como pudimos expresar en el desarrollo de dicho artículo está representada por la mezcla de gases atmosféricos homogéneo y que representa nuestro preciado medio material o elástico conocido como el aire.

Por lo tanto, también comprobamos que el aire que nos rodea pesa, y de esta manera ejerce presión sobre cualquier partícula, cuerpo u objeto dentro de dicho medio material, la presión de la columna de aire que se encuentra por arriba de nosotros variara de acuerdo a la profundidad donde nos encontremos, por lo tanto, a mayor profundidad la presión será mayor y lo contrario ocurre al estar a mayor altura, es decir, más cerca del cielo, y dicha columna al hacer frío se hace más pesada que cuando hace calor.

Muchos son los ejemplos que podríamos encontrarnos en nuestro entorno y que nos permiten seguir consolidando el conocimiento en relación a la presión atmosférica, de eso seguiremos hablando en la próxima entrega ya que continuaremos conociendo más ejemplos prácticos vinculados a la acción de la acción del aire, es decir, la presión atmosférica.

Hasta otra oportunidad mis apreciados lectores de Hive, en especial a los miembros de la gran comunidad de #STEM-Espanol, los cuales reciben el apoyo de otras grandes comunidades como los son #stemsocial y #curie, por lo cual recomiendo ampliamente formar parte de este hermoso proyecto, ya que resalta la excelente labor de la academia y el gran trabajo de todo el campo científico.

Nota: Todas las imágenes son de mi autoría y fueron captada con la cámara fotográfica del teléfono celular Samsung Galaxy J2 Pro, el gif animado fue elaborado con la aplicación de PhotoScape.

Referencias Bibliográficas consultadas y recomendadas

[1]Física, presión

[2]Conceptos básicos y definiciones

[3]PRESION ATMOSFERICA

[4]Hablemos de la magnitud física de la presión (Generalidades) / Un enfoque sencillo y didáctico. Autor: @rbalzan79

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