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viernes, 12 de agosto de 2011
DEFINICIONES
Presion atmosferica.
Suponiendo que la atmosfera se mantuviese en equilibrio estatico (toal ausencia de vientos) estaria constituida por capas o estratos variables paulatinamente tanto en composicion quimica como en densidad.
Desde luego, en el estudio de la presion atmosferica no podemos presindir del peso propio, pues este es el que provoca las presiones.
Por un razonamiento al de la presion hidrostatica se veria presiones que crecen con la profundidad (o sea que entre mas cerca a la tierra mayor la presion) y la densidad del aire. Pero en este caso el calculo se complica debido a que la gran compresibilidad del aire, la densidad el mismo varia con la profundidad. Esto nos dice que la presion esta en funcion de la profundida y de la densidad, pero como a su vez la densidad varia con la presion la densidad esta en funcion de la presion. Por tanto la presion esta dada en funsion de la profundidad y la presion.
Como los gases tienden a ocupar todo el volumen del recipiente que los contiene, y el aire atmosferico no tiene en principio, limite espacial, en el sentido vertical ascendente teoricamente la altura y el volumen de la atmosfera deberian ser infinitos (sin tener en cuenta fuerzas siderales diferentes de la gravedad terrestre ni la fuerza debida a la rotacion de la tierra). La atmosfera gira con la tierra por lo tanto esta sometida a la fuerza centrifuga. El limite teorico corresponderia al peso del hidrogeno y la fuerza centrifuga.
Estas bases son teoricas. En la realidad resulta imposible conocer la profundad h desde la superficie libre superior (Ver figura), por lo que no puede expresarse la presion en cualquier punto de la atmosfera, en funcion a dicha profundidad h.
Calculo de la presion atmosferica: experimento de Torricelli Fue este fisico italiano el primero a quien se ocurrio un procedimiento practico para evaluar la cuantia de la presion armosferica. Hizo lo siguiente (ver figura a y b): a nivel del mar, lleno completamente un tubo de aproximadamente 1m de longitud, con mercurio. Tapo con un dedo la unica boca del tubo, dio la vuelta a este, e introdujo tubo y dedo en una cubeta tambien con mercurio. Solto el dedo y observo que el nivel del mercurio dentro del tubo descendia hasta quedarse a 760mm respecto al nivel del mercurio en la cubeta. En su descenso, el mercurio habia producido el vacio absoluto en la parte de arriba del tubo: por tanto en el nivel superior del mercurio dentro del tubo la presion era nula; de valor: 0 (cero). En el nivel exterior de la cubeta la presion atmosferica esta sosteniedo los 760mm de mercurio
Para concer la presion el valor de la presion atmosferica, solo hay que calcular la presion hidrostatica del mercurio, en el plano libre del mercurio en la cubeta. Considerando que la columna es de 760mm de mercurio por tanto la presion atmosferica seria:
p = hy = 0.760m x 13.60ton/m3 = 10.33 ton/m2
donde h es la columna de mercurio e y es el peso especifico del mercurio.
10.33ton/m2 = 1.033km/cm2 = 10.33mca. O sea una columna de agua de 10.33 metros.
Este valor obtenido para la presion atmosferica, es el correspondiente a las llamadas condiciones normales: nivel del mar y 0 grados celcius. Si nos elevamos sobre el nivel del mar, la presion disminuye, por tener encima menor capa de aire. Si la temperatura aumenta aparte de la variacion de densidad del aire, el mercurio se dilata, por lo que habra que corregir. Si hace viento la presion disminuye.
La presion armosferica de un punto o de un lugar suele medirse en mm de mercurio, que representa los mm reales que subiria el mercurio dentro de un tubo Torricelli, en ese lugar:
P[kg/cm2] = 0.00136 (h[mm])
Siendo h los mm de mercurio.
Barometros: Son aparatos para medir la presion atmosferica de un lugar. Un simple barometro puede ser el tubo de torricelli. Para evitar la cubeta puede curvarse el tubo en su parte inferior (verfigura). El manejo de estos barometros es incomodo (salvo en los laboratorios no moviles), por lo que se han ideados los metalicos. Estos consisten en general en una camara cerrada con una lamina metalica delgada, camara en la que se ha producido el vacio. Cuando amenta o disminuye la presion, la lamina se unde o recupera respectivamente, haciendo girar una aguja, que indica la presion atmosferica en una escala previamente graduada.
La diferencia de altura H, en metros, sobre el nivel del mar, entre dos puntos puede calcularse aproximadamente con la formula:
H = 18400 Log[h/h`(1+2(t + t`)/1000)]
siendo h y h` las presiones en mm de mercurio medidas en cada punto; y t y t` las temperaturas centigradas en cada lugar.
Suponiendo que la atmosfera se mantuviese en equilibrio estatico (toal ausencia de vientos) estaria constituida por capas o estratos variables paulatinamente tanto en composicion quimica como en densidad.
Desde luego, en el estudio de la presion atmosferica no podemos presindir del peso propio, pues este es el que provoca las presiones.
Por un razonamiento al de la presion hidrostatica se veria presiones que crecen con la profundidad (o sea que entre mas cerca a la tierra mayor la presion) y la densidad del aire. Pero en este caso el calculo se complica debido a que la gran compresibilidad del aire, la densidad el mismo varia con la profundidad. Esto nos dice que la presion esta en funcion de la profundida y de la densidad, pero como a su vez la densidad varia con la presion la densidad esta en funcion de la presion. Por tanto la presion esta dada en funsion de la profundidad y la presion.
Como los gases tienden a ocupar todo el volumen del recipiente que los contiene, y el aire atmosferico no tiene en principio, limite espacial, en el sentido vertical ascendente teoricamente la altura y el volumen de la atmosfera deberian ser infinitos (sin tener en cuenta fuerzas siderales diferentes de la gravedad terrestre ni la fuerza debida a la rotacion de la tierra). La atmosfera gira con la tierra por lo tanto esta sometida a la fuerza centrifuga. El limite teorico corresponderia al peso del hidrogeno y la fuerza centrifuga.
Estas bases son teoricas. En la realidad resulta imposible conocer la profundad h desde la superficie libre superior (Ver figura), por lo que no puede expresarse la presion en cualquier punto de la atmosfera, en funcion a dicha profundidad h.
Calculo de la presion atmosferica: experimento de Torricelli Fue este fisico italiano el primero a quien se ocurrio un procedimiento practico para evaluar la cuantia de la presion armosferica. Hizo lo siguiente (ver figura a y b): a nivel del mar, lleno completamente un tubo de aproximadamente 1m de longitud, con mercurio. Tapo con un dedo la unica boca del tubo, dio la vuelta a este, e introdujo tubo y dedo en una cubeta tambien con mercurio. Solto el dedo y observo que el nivel del mercurio dentro del tubo descendia hasta quedarse a 760mm respecto al nivel del mercurio en la cubeta. En su descenso, el mercurio habia producido el vacio absoluto en la parte de arriba del tubo: por tanto en el nivel superior del mercurio dentro del tubo la presion era nula; de valor: 0 (cero). En el nivel exterior de la cubeta la presion atmosferica esta sosteniedo los 760mm de mercurio
Para concer la presion el valor de la presion atmosferica, solo hay que calcular la presion hidrostatica del mercurio, en el plano libre del mercurio en la cubeta. Considerando que la columna es de 760mm de mercurio por tanto la presion atmosferica seria:
p = hy = 0.760m x 13.60ton/m3 = 10.33 ton/m2
donde h es la columna de mercurio e y es el peso especifico del mercurio.
10.33ton/m2 = 1.033km/cm2 = 10.33mca. O sea una columna de agua de 10.33 metros.
Este valor obtenido para la presion atmosferica, es el correspondiente a las llamadas condiciones normales: nivel del mar y 0 grados celcius. Si nos elevamos sobre el nivel del mar, la presion disminuye, por tener encima menor capa de aire. Si la temperatura aumenta aparte de la variacion de densidad del aire, el mercurio se dilata, por lo que habra que corregir. Si hace viento la presion disminuye.
La presion armosferica de un punto o de un lugar suele medirse en mm de mercurio, que representa los mm reales que subiria el mercurio dentro de un tubo Torricelli, en ese lugar:
P[kg/cm2] = 0.00136 (h[mm])
Siendo h los mm de mercurio.
Barometros: Son aparatos para medir la presion atmosferica de un lugar. Un simple barometro puede ser el tubo de torricelli. Para evitar la cubeta puede curvarse el tubo en su parte inferior (verfigura). El manejo de estos barometros es incomodo (salvo en los laboratorios no moviles), por lo que se han ideados los metalicos. Estos consisten en general en una camara cerrada con una lamina metalica delgada, camara en la que se ha producido el vacio. Cuando amenta o disminuye la presion, la lamina se unde o recupera respectivamente, haciendo girar una aguja, que indica la presion atmosferica en una escala previamente graduada.
La diferencia de altura H, en metros, sobre el nivel del mar, entre dos puntos puede calcularse aproximadamente con la formula:
H = 18400 Log[h/h`(1+2(t + t`)/1000)]
siendo h y h` las presiones en mm de mercurio medidas en cada punto; y t y t` las temperaturas centigradas en cada lugar.
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