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El aire tiene peso, lo cual puedes comprobar al pesar un balón desinflado y luego pesarlo estando inflado, notarás que el peso es mayor cuando está inflado, con la experiencia descrita puedes comprender que el aire pesa, pero no cuánto pesa. El peso del aire depende del lugar en que se encuentra y de la temperatura que tenga. A nivel del mar el aire pesa más que en regiones elevadas, esto es debido a la fuerza de gravedad.

La atmósfera está constituida por el aire que está compuesto el 78% por nitrógeno, el 21% de oxígeno y el 1% por otros gases (argón, neón, etc.). El oxígeno es importante para las plantas como vimos en una revista anterior, el sistema respiratorio toma el oxígeno del aire y lo lleva a la sangre que lo reparte a todo el cuerpo, es indispensable para que vivamos los humanos al igual que otros animales, mientras tanto el nitrógeno es indispensable para las plantas. En esto se basan los científicos para dudar que exista vida en otro planeta, ya que sin una atmósfera con proporciones adecuadas de oxígeno y nitrógeno es imposible que exista vida semejante a la que conocemos.

Cuando ascendemos a las altas montañas sentimos mayor dificultad al respirar, lo mismo ocurre cuando viajamos a ciudades de altura, por ejemplo de Guayaquil a Quito, notamos que se nos hace más difícil correr que en Guayaquil, porque sentimos que nos ahogamos mucho más. Una de causas es debido a la disminución de oxígeno, que es cada vez menor con la altura. Por esta razón, los alpinistas cuando escalan montañas elevadas llevan provisión extra de oxígeno para respirarla mediante una mascarilla especial.

El aire ejerce presión sobre todos y cada uno de los puntos de nuestro cuerpo, al igual que la superficie de mares y tierras, y de cuantos cuerpos existen sobre ella. Si solamente actuara de arriba hacia abajo, nuestro cuerpo sería completamente aplastado, al igual que cualquier otra cosa sobre la Tierra. No sucede esto, porque nuestro cuerpo contiene aire que ejerce la misma presión del aire exterior, sumado a que el corazón al bombardear la sangre desarrolla una presión ligeramente superior a la atmosférica. Es decir, en nuestro cuerpo actúan dos presiones una de afuera hacia adentro y otra de adentro hacia afuera que se equilibran entre sí.

Para comprobar la existencia de la presión atmosférica y el equilibrio de presiones, podemos realizar el siguiente experimento:

Como materiales vamos a utilizar: un pedazo de papel, un vaso y un poco de agua.

Materiales para experiencia

Llenamos el vaso con un poco de agua, lo tapamos con el pedazo de papel y sosteniendo con la otra mano el papel hacia el vaso, le damos la vuelta y sacamos la mano del papel.

Experiencia

Con esta experiencia, notaremos que como por arte de magia, el papel no cede ante el peso del agua. ¿Qué impide que un simple papel pueda sostener el agua del vaso?. Es justamente, la presión atmosférica, la que ayuda al papel a que no salga el agua. Podemos notar que existen dos fuerzas que se equilibran entre sí, el peso del agua y la presión atmosférica.

Lo anteriormente descrito sirvió para que un científico, Evangelista Torricelli que nació en Faenza (Italia) en 1608, invente el barómetro de mercurio en 1643, que es un instrumento que sirve para medir la presión atmosférica. ¿Cómo lo hizo?:

- Llenó un tubo de mercurio, delgado de cristal de un metro (100 cm.) de largo, cerrado por uno de sus extremos.

- Tapó con un dedo el extremo abierto del tubo y lo introdujo en un recipiente de vidrio que también contenía mercurio.

- Quitó el dedo y observó que el mercurio descendió hasta una altura de 76 cm sobre el líquido de la cubeta, quedando un espacio vacío, en lugar de ser obligado por su propio peso a mezclarse con el mismo líquido que contenía el otro recipiente de vidrio; al espacio vacío que dejó lo llamó "cámara barométrica" o "vacío de Torricelli".

Experimento de Torricelli

Su conclusión del experimento fue que el mercurio no descendía más porque su peso se equilibraba con la presión del aire. Comprobó que el mercurio bajó hasta una altura de 760 mm sobre el líquido de la cubeta, con lo cual demostró por primera vez la existencia de la presión atmosférica y determinó su magnitud. Como este experimento se realizó a nivel del mar, decimos que la presión atmosférica normal es de 760 mm de Hg, que definió la atmósfera (atm) como unidad de presión.

Este resultado fue interpretado como una prueba de que la presión del peso del aire actuando sobre la superficie libre del mercurio de la cubeta era capaz de soportar el peso de la columna.

La presión atmosférica disminuye con la altura, si el experimento de Torricelli lo hiciéramos en la altura, por ejemplo en la ciudad de Quito, la columna de mercurio marcaría menos de 700 milímetros y no los 760 milímetros que midió Torricelli, lo que comprobaría su variación con relación a la altura.

Esta disminución de la presión atmosférica hace que cuando más nos alejemos de la superficie de la Tierra, la presión sea tan baja que no podríamos vivir, por esta razón para viajar en un avión a grandes alturas o en una nave espacial necesitamos que estén herméticamente cerrados, creándose una atmósfera artificial en su interior.

Luego de la muerte de Torricelli, Pascal observó los resultados de sus experimentos y empleando un tubo encorvado, usándolo de forma que la atmósfera no tuviera ninguna influencia sobre el líquido, observó que las columnas llegaban al mismo nivel, pero cuando permitía la acción de ella el nivel variaba. Puedes hacer esta experiencia utilizando una manguera transparente, llénala con agua y tapa sus dos extremos con los dedos para observar que el nivel del agua en ambos lados permanece equilibrado, luego saca el dedo del extremo derecho y observarás como varían los niveles por acción de la atmósfera.

Vasos comunicantes

 

Barómetros

Son los aparatos destinados a medir la presión atmosférica. Hay dos tipos principales:

  1. De mercurio, que son variantes del de Torricelli (barómetro de cubeta), por ejemplo del de sifón es un tubo doblado en forma de U con una rama alargada y graduada con otra corta y abierta que hace de cubeta.
  2. Metálicos o aneroides, que consisten en una cámara de vacío con paredes formadas por una membrana elástica, cuando la presión atmosférica varía, la membrana se dilata o contrae, en esta membrana se fija una aguja, que marca los ascensos y descensos de la membrana en una escala graduada.

Aneroide

 

Experiencia:

Para construir un barómetro aneroide casero puedes utilizar un frasco de vidrio que puedes taparlo con pedazo de globo, sellado con una liga para evitar que no haya escapes de aire. En la parte superior adhiere un sorbete por pegamento o una cinta. En la pared pega un pedazo de cartulina con una escala graduada. A continuación, pondremos la imagen de este experimento realizado por Agustina Betucci del Colegio Sagrado Corazón de Jesús de Córdoba.

Rev Barometro aneroide casero

Hay barómetros registradores automáticos que se conocen más con el nombre de barógrafos, los cuales registran la variación de la presión atmosférica en un papel cuadriculado que indican las horas y los días, el cual está enrollado en un cilindro movido por un mecanismo de reloj. El mecanismo de marcación está provisto de una caja metálica al vacío, muy sensible a la presión atmosférica que se contrae y expande, transmitiendo estos movimientos a una varilla que en el otro extremo libre tiene una pluma que va rayando el papel cuadriculado ante las variaciones de la presión atmosférica que registra.

barografo

Con la ayuda de los barómetros podemos medir la presión atmosférica en Guayaquil (a nivel del mar) y en Quito (en la altura) y comprobar que la presión atmosférica varía con la altura. Los barómetros de mercurio son más precisos pero son más costosos y difíciles de trasladar, por lo cual los más utilizados son los aneroides.

Cuando tomas un refresco de una botella de vidrio con un sorbete, has notado que si tapas el orificio superior dejando solamente salir el sorbete, cuando tratas de absorber el líquido no puedes, es porque necesitas de la presión atmosférica para hacerlo, si no lo has hecho puedes realizar esta experiencia. Cuando tomas un jugo con un sorbete desde un cartón, éste está herméticamente sellado y solamente deja salir el sorbete, pero ahora si puedes absorber el líquido, porque el cartón se aplasta por acción de la presión atmosférica que te ayuda. Como vemos en el caso de la botella la única forma que la presión atmosférica nos ayude es que el sorbete esté en un agujero más grande porque la botella no se puede aplastar, en el caso de los recipientes de cartón, esto no es necesario porque la presión atmosférica puede actuar en los alrededores del envase que cede ante el efecto de la presión atmosférica.

Jugo con sorbete

 


 

Fuente:

Revista Varitek Universal, Año 3 – Número 8, 15 de agosto de 2010.

www.varitek.com.ec

 

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