5.2 Aplicaciones de la presión atmosférica
Ejemplo o ejercicio resuelto
Altímetros
Un día de verano la presión en la calle Mayor de Jaca es de 1,022 atm. En la fotografía puedes ver la altura a la que se encuentra Jaca sobre el nivel del mar. Si en la cima de Collarada el barómetro marca 0,762 atm ¿qué altura tiene el citado pico?
Considera constante la densidad del aire, e igual a 1,3 kg/m3, y que una atmósfera equivale a 101300 pascales.
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El vacío
En un contexto físico, el vacío representa la ausencia total de materia en un determinado lugar. Sin embargo, la situación de vacío total es difícil de alcanzar por lo que el término se utiliza haciendo referencia a cierto espacio lleno de gases si la presión ejercida por éstos es menor que la presión atmosférica. Así pues, el grado de vacío aumenta a medida que disminuye la presión del gas. Por tanto cuanto más disminuya la presión, mayor vacío se obtiene.
Cuando Torricelli realizó la medición de la presión atmosférica con la experiencia descrita en la simulación que has visto antes consiguió el primer vacío hecho por el hombre.
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Actualmente hay unos aparatos llamados bombas de vacío que son dispositivos preparados para poder extraer el aire contenido en un determinado recipiente. Cuanto mayor sea la cantidad de aire extraído, menor será la presión interior y se dice que hay más vacío.
En este video puedes observar los efectos producidos tras realizar el vacío en un recipiente: se deja de oír un timbre, se hincha un globo y el agua comienza a hervir por debajo de su temperatura de ebullición. Verás estas experiencias en vivo en el laboratorio.
También es vacío lo que se genera en el interior de los hemisferios de Magdeburgo, tal y como puedes apreciar en la última pantalla de la simulación de Torricelli.
AV - Pregunta de Elección MúltipleLos hemisferios de Magdeburgo
En las imágenes se pone de manifiesto la elevada fuerza que es preciso realizar para conseguir abrir los denominados hemisferios de Magdeburgo.
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Indica qué afirmación de entre las siguientes es la correcta:
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La
separación de los dos hemisferios es dificultosa porque la presión
interior es igual a la presión atmosférica.
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Si
la superficie de los hemisferios es grande, la fuerza que se requiere para
separarlos es menor que si estos son pequeños.
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La
separación resulta tanto más sencilla cuanto mayor es el vacío en el interior.
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La
fuerza necesaria para separarlos es muy grande porque en el
interior se ha hecho el vacío.
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Actividad de Lectura
Efectos de las variaciones de presión atmosférica
Utilizando la bomba de vacío vas a producir tres efectos:
- que se deje de oír el sonido de un teléfono móvil.
- que se hinche solo un globo cerrado herméticamente.
- que el agua hierva a temperatura ambiente.
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También vas a explicar lo que sucede al calentar una lata que contiene un poco de agua, y que después se introduce invertida en un recipiente que contiene agua fría.
Por último, prueba en tu casa a llenar totalmente un vaso de agua, poniendo un cuadrado de papel sobre el vaso, darle la vuelta con la mano sujetando el papel y retirar por fin la mano. ¡El agua no cae por efecto de la presión atmosférica, que es mayor que la que ocasiona la columna de agua del vaso!
Ejemplo o ejercicio resuelto
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Efecto de succión
En el vídeo puedes observar como un huevo duro al que se le ha quitado la cáscara pasa por el cuello de un frasco de menor sección tras haber introducido en el mismo una cerilla encendida. ¿Se te ocurre alguna explicación?
AV - Reflexión
¿Cómo funcionan las pajas y las jeringas?
Explica por qué sube el líquido cuando bebes un refresco con una paja o cuando lo succionas utilizando una jeringa, tal como puedes ver en las imágenes.
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Borrascas y anticiclones
Es importante que sepas que hay una estrecha relación entre el tiempo meteorológico y la presión atmosférica. De hecho, lo que habitualmente denominamos buen tiempo (cielo despejado) viene acompañado de valores altos de presión (anticiclón) y, por el contrario, el mal tiempo (nuboso o lluvioso) de valores de presión bajos (borrasca).
A partir de ahora, cuando observes los mapas del tiempo que suelen aparecer en televisión o en los periódicos fíjate en las curvas que aparecen. Son las isobaras, curvas que unen puntos que se encuentran a la misma presión (este término procede del latín: iso con significado igual, y el término bara que se refiere a presión). El mismo sentido tiene la unidad milibar (mb), de manera que una atmósfera son 1013 milibares, aunque ahora se ha puesto de moda medir la presión atmosférica en hectopascales (obviamente, un hPa son 100 Pa).
Pre-conocimiento
¿Por qué vuelan los aviones?
Para que un avión pueda volar, debe haber una fuerza ascensional que compense a su peso: si es mayor, el avión sube, y si es menor, baja.
El origen de esa fuerza ascensional es la forma del perfil de las alas, que al paso del aire crea la fuerza de sustentación. La curvatura de este perfil obliga al aire pasar a mayor velocidad por encima que por debajo, causando una diferencia de presiones, más baja arriba que abajo, con lo cual el avión tenderá a subir.
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Evidentemente, es necesario impulsar el avión hacia delante con una fuerza de tracción en contra de la resistencia al aire, para que el ala pueda crear la fuerza de sustentación necesaria para vencer el peso del avión. Con ese fin giran las hélices o los turborreactores.