Presión atmosférica
En una olla de El Alto el agua hierve a unos 87 °C, y en Trinidad a casi 100 °C. El agua es la misma y el fuego también. ¿Qué cambia? Lo que cambia es el peso del aire que tenemos encima. En esta página veremos qué es la presión atmosférica, cómo se mide y por qué depende de la altitud.
¿Qué es la presión atmosférica?
Vivimos en el fondo de un «océano de aire» que se extiende decenas de kilómetros hacia arriba. El aire tiene masa, y por eso tiene peso. Ese peso empuja sobre todo lo que hay debajo: el suelo, las paredes, tu cuerpo.
Recuerda que la presión es fuerza sobre área, $p = F/S$. Una columna de aire de $1\ \text{m}^2$ de base, desde el suelo hasta el final de la atmósfera, pesa unos $101.300\ \text{N}$ al nivel del mar. Por eso la presión es de unos $101.300\ \text{Pa}$.
¿Por qué no sentimos ese peso enorme? Porque los líquidos y gases dentro de tu cuerpo empujan hacia afuera con la misma presión. Las fuerzas se equilibran.
Define la presión atmosférica y explica por qué existe. Indica además cuál es su valor aproximado al nivel del mar en pascales ($\text{Pa}$) y en atmósferas…
Define la presión atmosférica y explica por qué existe. Indica además cuál es su valor aproximado al nivel del mar en pascales ($\text{Pa}$) y en atmósferas ($\text{atm}$).
El barómetro de Torricelli
En 1643 Evangelista Torricelli llenó de mercurio un tubo de vidrio cerrado en un extremo, lo tapó con el dedo, lo dio vuelta y lo metió en una cubeta con mercurio. La columna bajó un poco y se detuvo a unos $760\ \text{mm}$ sobre la superficie del mercurio de la cubeta. Arriba del tubo quedó un espacio casi vacío.
La explicación es simple. Arriba del tubo no hay aire, así que no empuja nada hacia abajo salvo el peso del mercurio. Abajo, la atmósfera empuja sobre la superficie de la cubeta. El mercurio sube por el tubo hasta que su peso equilibra el empuje del aire. Es decir:
$$p_{atm} = \rho_{Hg}\, g\, h$$Con $\rho_{Hg} = 13.600\ \text{kg/m}^3$, $g = 9{,}8\ \text{m/s}^2$ y $h = 0{,}76\ \text{m}$:
$$p_{atm} = 13.600 \cdot 9{,}8 \cdot 0{,}76 \approx 101.300\ \text{Pa}$$Por eso la presión se puede dar en mmHg: es la altura de la columna de mercurio que la equilibra. El instrumento se llama barómetro.
Explica qué instrumento se usa para medir la presión atmosférica y describe brevemente cómo funciona el barómetro de mercurio de Torricelli. Indica cuántos milímetros de…
Explica qué instrumento se usa para medir la presión atmosférica y describe brevemente cómo funciona el barómetro de mercurio de Torricelli. Indica cuántos milímetros de mercurio ($\text{mmHg}$) marca aproximadamente al nivel del mar.
En el colegio de Sisa hay un barómetro de mercurio. En El Alto la columna de mercurio mide $480\ \text{mm}$. Calcula la presión atmosférica en pascales, usando…
En el colegio de Sisa hay un barómetro de mercurio. En El Alto la columna de mercurio mide $480\ \text{mm}$. Calcula la presión atmosférica en pascales, usando $\rho_{Hg} = 13.600\ \text{kg/m}^3$ y $g = 9{,}8\ \text{m/s}^2$, con la fórmula $P = \rho\, g\, h$. Compara el resultado con $101.300\ \text{Pa}$ y expresa qué porcentaje de la presión del nivel del mar representa.
Unidades y conversiones
La presión atmosférica se da en distintas unidades. Todas se relacionan con una sola igualdad:
| Unidad | Equivalencia |
|---|---|
| 1 atm | 101.300 Pa |
| 1 atm | 760 mmHg |
| 1 kPa | 1.000 Pa |
Para convertir se usa una regla de tres o un factor de conversión.
Convierte una presión atmosférica de $760\ \text{mmHg}$ a pascales, sabiendo que $1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 101.300\ \text{Pa}$. Luego expresa en atmósferas una…
Convierte una presión atmosférica de $760\ \text{mmHg}$ a pascales, sabiendo que $1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 101.300\ \text{Pa}$. Luego expresa en atmósferas una presión de $494\ \text{mmHg}$, valor cercano al que se registra en la ciudad de La Paz.
La presión cambia con la altitud
Cuanto más subes, menos aire queda encima de ti y menos pesa esa columna. Por eso la presión atmosférica disminuye con la altitud. Además, el aire se vuelve menos denso, por lo que la bajada no es uniforme: es más rápida cerca del suelo.
| Lugar | Altitud aproximada | Presión aproximada |
|---|---|---|
| Santa Cruz de la Sierra | 400 m | 96.000 Pa |
| Cochabamba | 2.600 m | menor que en Santa Cruz |
| La Paz | 3.600 m | 65.000 Pa |
| El Alto | 4.000 m | aún menor que en La Paz |
Indica si la presión atmosférica aumenta o disminuye al subir de Santa Cruz de la Sierra (cerca del nivel del mar en términos relativos, unos $400\ \text{m}$) a La Paz…
Indica si la presión atmosférica aumenta o disminuye al subir de Santa Cruz de la Sierra (cerca del nivel del mar en términos relativos, unos $400\ \text{m}$) a La Paz (cerca de $3.600\ \text{m}$). Justifica tu respuesta con una frase sobre la cantidad de aire que hay encima.
Un grupo de estudiantes de 5.° de secundaria viaja de Santa Cruz de la Sierra a La Paz y mide la presión con un barómetro portátil. En Santa Cruz obtienen…
Un grupo de estudiantes de 5.° de secundaria viaja de Santa Cruz de la Sierra a La Paz y mide la presión con un barómetro portátil. En Santa Cruz obtienen $96.000\ \text{Pa}$ y en La Paz $65.000\ \text{Pa}$. Calcula la diferencia de presión, exprésala como porcentaje de la presión en Santa Cruz y calcula la altura de una columna de mercurio ($\rho = 13.600\ \text{kg/m}^3$, $g = 9{,}8\ \text{m/s}^2$) que equilibraría cada una de las dos presiones. Interpreta los resultados en relación con la altitud.
¿Y si usamos agua en lugar de mercurio?
El mercurio es tóxico y caro. ¿Se puede hacer un barómetro con agua? Sí, pero el agua es $13{,}6$ veces menos densa. Para equilibrar la misma presión se necesita una columna $13{,}6$ veces más alta.
Una columna de más de $10\ \text{m}$ no cabe en un aula. Por eso se usa mercurio, que es muy denso, y se maneja con cuidado.
Amaru propone reemplazar el mercurio de un barómetro por agua ($\rho = 1.000\ \text{kg/m}^3$) para evitar un material tóxico. Calcula la altura que tendría la columna de…
Amaru propone reemplazar el mercurio de un barómetro por agua ($\rho = 1.000\ \text{kg/m}^3$) para evitar un material tóxico. Calcula la altura que tendría la columna de agua al nivel del mar ($P = 101.300\ \text{Pa}$, $g = 9{,}8\ \text{m/s}^2$) y compárala con la del mercurio. Analiza si la propuesta es práctica para un laboratorio escolar y qué altura aproximada tendría la columna de agua en La Paz, donde la presión es de unos $65.000\ \text{Pa}$.
Presión atmosférica y ebullición
Un líquido hierve cuando sus burbujas de vapor pueden formarse dentro del líquido, sin que la presión que las rodea las aplaste. Para eso la presión del vapor debe igualar a la presión externa. Si la presión atmosférica es menor, basta una temperatura menor.
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Al nivel del mar ($1\ \text{atm}$) el agua hierve a $100\ ^\circ\text{C}$.
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En La Paz y El Alto, con presión menor, hierve a unos $87$–$88\ ^\circ\text{C}$.
Una olla con agua se calienta en una cocina de El Alto y hierve a unos $87\ ^\circ\text{C}$, mientras que en Trinidad hierve a casi $100\ ^\circ\text{C}$. Explica,…
Una olla con agua se calienta en una cocina de El Alto y hierve a unos $87\ ^\circ\text{C}$, mientras que en Trinidad hierve a casi $100\ ^\circ\text{C}$. Explica, relacionando la presión atmosférica con la ebullición, por qué ocurre esta diferencia y qué consecuencia tiene para cocinar, por ejemplo, el chuño o los fideos.
Vuelve al principio: el agua hierve a $87\ ^\circ\text{C}$ en El Alto porque allí la presión atmosférica es menor, ya que hay menos aire encima.