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La presión atmosférica y la densidad · Presión atmosférica, densidad y peso específico

La presión atmosférica y los barómetros

Josué toma un jugo de tamarindo con pajilla en el mercado de Masaya. Nadie «jala» el líquido hacia arriba con la mano, y sin embargo sube. ¿Qué lo empuja? La respuesta está en algo que no ves, pero que te rodea todo el tiempo: el aire. Al final de la página volverás a esta pregunta.

¿Qué es la presión atmosférica?

La Tierra está rodeada por una capa de gases llamada atmósfera. El aire tiene masa, y la Tierra lo atrae, así que el aire tiene peso. Todo el aire que hay encima de ti presiona sobre tu cuerpo, el suelo, el agua de los lagos y los techos de las casas.

Recuerda que la presión es $p = \dfrac{F}{A}$: fuerza entre área. Aquí la fuerza es el peso de la columna de aire que descansa sobre cada unidad de superficie.

A nivel del mar, la presión atmosférica normal vale:

$$1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} \approx 101{,}300\ \text{Pa}$$

No sientes ese peso porque tu cuerpo tiene presión por dentro que lo equilibra, y porque el aire te empuja por todos lados a la vez.

Columna de aire de la atmósfera presionando sobre el suelo, con flechas hacia abajo Atmósfera (aire) La Tierra atrae el aire: tiene peso Superficie terrestre El aire presiona sobre todo lo que hay en ella
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Define con tus propias palabras qué es la presión atmosférica. Menciona qué la produce y sobre qué cosas actúa en la superficie de la Tierra.

Define con tus propias palabras qué es la presión atmosférica. Menciona qué la produce y sobre qué cosas actúa en la superficie de la Tierra.

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Presión y altura

Si subes de Managua a una finca de café en Matagalpa o Jinotega, la presión atmosférica disminuye. ¿Por qué? Porque conforme subes, queda menos aire encima de ti. Una columna de aire más corta pesa menos, y presiona menos.

Además, el aire es más denso abajo (lo comprimen las capas de arriba) y más ligero arriba. Por eso la presión no baja de manera uniforme: baja más rápido en los primeros kilómetros.

Dos columnas de aire: en el nivel bajo hay más aire encima y más presión que en la montaña Más aire encima Menos aire Managua Montaña presión mayor presión menor

Los oídos lo notan: el aire que está dentro del oído medio tarda en igualar su presión con la de afuera. Al bajar la presión exterior, el aire interno empuja el tímpano hacia afuera y sientes esa «tapazón» que se quita al tragar o bostezar.

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Josué sube con su familia desde Managua hasta una finca de café en las montañas de Matagalpa o Jinotega. Durante el trayecto siente un leve cambio de presión en los…

Josué sube con su familia desde Managua hasta una finca de café en las montañas de Matagalpa o Jinotega. Durante el trayecto siente un leve cambio de presión en los oídos. Explica qué ocurre con la presión atmosférica al ganar altura y por qué sucede, relacionándolo con la cantidad de aire que hay encima.

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El barómetro de Torricelli

Un barómetro es un instrumento que mide la presión atmosférica. Lo usan las estaciones meteorológicas como las del INETER. El más famoso es el de mercurio, que ideó Torricelli.

Cómo se arma:

  1. Se llena de mercurio un tubo de vidrio de casi 1 m, cerrado por un extremo.

  2. Se tapa la boca con el dedo, se voltea y se sumerge en una cubeta con mercurio.

  3. Al soltar el dedo, el mercurio baja un poco y se detiene.

Barómetro de mercurio: tubo invertido en una cubeta, vacío arriba y columna de 760 mm 760 mm Vacío La presión atmosférica sobre la cubeta sostiene la columna

La columna se detiene cuando su peso equilibra a la presión atmosférica que empuja sobre la superficie de la cubeta. A nivel del mar, la altura es de 760 mm. De ahí sale la unidad: 1 atm = 760 mmHg.

  • Arriba de la columna hay vacío: no hay aire que presione hacia abajo.

  • La fuerza que sostiene el mercurio es la presión atmosférica sobre la cubeta.

  • Si la presión atmosférica baja, la columna baja; si sube, la columna sube.

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Un barómetro es un instrumento que se usa en las estaciones meteorológicas, como las que consulta el INETER. Explica para qué sirve y qué magnitud mide.

Un barómetro es un instrumento que se usa en las estaciones meteorológicas, como las que consulta el INETER. Explica para qué sirve y qué magnitud mide.

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En un barómetro de mercurio, la columna de mercurio se mantiene dentro de un tubo de vidrio cerrado por arriba, con el extremo abierto sumergido en una cubeta con…

En un barómetro de mercurio, la columna de mercurio se mantiene dentro de un tubo de vidrio cerrado por arriba, con el extremo abierto sumergido en una cubeta con mercurio. Describe qué fuerza sostiene la columna, qué hay en el espacio vacío sobre el mercurio y qué le pasaría a la altura de la columna si la presión atmosférica disminuye.

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¿Y si usamos agua?

La presión de una columna de líquido depende de su densidad y su altura: $p = \rho \cdot g \cdot h$. Para equilibrar la misma presión atmosférica, un líquido menos denso necesita una columna más alta.

Una columna de más de 10 metros no cabe en un taller ni se puede leer fácil: por eso el barómetro de agua es poco práctico. El mercurio, por ser tan denso, permite un instrumento de menos de 1 m. (Eso sí, el mercurio es tóxico y hay que manejarlo con mucho cuidado; hoy se prefieren barómetros metálicos y digitales.)

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Dayana quiere construir en el taller de ciencias un barómetro con agua en lugar de mercurio. El mercurio tiene una densidad aproximada de $13.6\ \text{g/cm}^3$ y el agua…

Dayana quiere construir en el taller de ciencias un barómetro con agua en lugar de mercurio. El mercurio tiene una densidad aproximada de $13.6\ \text{g/cm}^3$ y el agua de $1\ \text{g/cm}^3$. Con base en la idea de que la presión de una columna de líquido depende de su densidad y su altura, argumenta si la columna de agua necesaria para equilibrar la misma presión atmosférica sería más alta o más baja que la de mercurio, y estima cuántas veces. Explica por qué este diseño resulta poco práctico.

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Presión y tiempo atmosférico

El aire de una zona de baja presión tiende a subir; al subir se enfría y el vapor de agua forma nubes. Por eso una presión que baja de manera sostenida suele anunciar nubosidad y lluvias. Una presión que sube se asocia con cielo despejado.

Lectura del barómetro Qué suele anunciar
Baja de manera notable Nubes, lluvias, posibles tormentas
Sube Tiempo estable, cielo despejado
Casi no cambia Sin cambios importantes

Para la gestión del riesgo, el barómetro ayuda a detectar a tiempo la llegada de tormentas o de un huracán en el Caribe. Así las familias y las autoridades pueden preparar refugios, asegurar techos y evacuar zonas bajas.

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Valeria observa que la lectura de un barómetro en su colegio baja de manera notable durante dos días y que luego se anuncia la llegada de lluvias fuertes al Pacífico.…

Valeria observa que la lectura de un barómetro en su colegio baja de manera notable durante dos días y que luego se anuncia la llegada de lluvias fuertes al Pacífico. Explica qué relación suele haber entre la disminución de la presión atmosférica y el cambio del estado del tiempo, y por qué el barómetro es útil para la gestión del riesgo.

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Aparatos que funcionan con la presión atmosférica

Muchos objetos cotidianos no «chupan»: lo que hacen es reducir la presión de un lado para que el aire exterior, con más presión, empuje.

  • Pajilla: al aspirar, bajas la presión dentro de la pajilla. La presión atmosférica sobre el jugo del vaso empuja el líquido hacia arriba.

  • Ventosa: al apretarla se saca aire. Adentro queda menos presión que afuera, y el aire exterior la presiona contra la pared.

  • Jeringa: al jalar el émbolo baja la presión adentro, y el líquido entra empujado por la presión atmosférica.

Ventosa pegada a una pared: poca presión adentro y presión atmosférica empujando por fuera poco aire Aire exterior empuja Pared

Ahora puedes cerrar el gancho: el jugo de Josué sube por la pajilla porque él reduce la presión dentro y la presión atmosférica, que actúa sobre el jugo del vaso, lo empuja.

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Cuando tomas un jugo con pajilla, el líquido sube por ella. Indica si este fenómeno está relacionado con la presión atmosférica y explica brevemente por qué.

Cuando tomas un jugo con pajilla, el líquido sube por ella. Indica si este fenómeno está relacionado con la presión atmosférica y explica brevemente por qué.

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Kevin afirma: «Si en una ventosa de goma el aire de adentro se extrae, la ventosa queda pegada a la pared porque la pared la atrae». Analiza esta afirmación: indica si…

Kevin afirma: «Si en una ventosa de goma el aire de adentro se extrae, la ventosa queda pegada a la pared porque la pared la atrae». Analiza esta afirmación: indica si es correcta, explica qué fuerza mantiene realmente la ventosa adherida y qué ocurriría si el experimento se hiciera en un espacio sin atmósfera. Relaciona tu respuesta con el funcionamiento de otro aparato o fenómeno que dependa de la presión atmosférica.

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Resumen

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