Neumostatica

NEUMOSTATICA

Es la parte de la física que se encarga del estudio de la estática de los gases.

Recordemos que los gases son aquellas sustancias que cumplen con las siguientes propiedades:

• No poseen ni forma ni volumen propios, sino adoptan la forma del recipiente que los contiene. La falta de volumen se debe a que las moléculas que lo constituyen son partículas elásticas animadas de un movimiento cuya velocidad depende de la temperatura a la que se encuentren, tendiendo entonces a repartirse en todo el espacio del que se dispone.

• No poseen superficie libre

• Son muy compresibles, es decir que podemos disminuir su volumen gracias a la acción de la presión.

• Las fuerzas de repulsión son superiores a las de atracción, lo que origina que tiendan a ocupar todo el espacio del que disponen.

• Sus moléculas se encuentran altamente desordenadas.

Debemos distinguir que los cuerpos pueden ser gases o vapores; la diferencia es que los vapores pueden pasar al estado líquido (condensación) por aumento de la presión o por descenso de la temperatura, en cambio los gases para pasar al estado líquido (licuación) deben ser comprimido y enfriado.

Además debemos señalar que los gases poseen peso, de hecho si pesamos un recipiente destapado y lleno de aire, luego lo cargamos con aire comprimido y lo volvemos a pesar, observamos que en el segundo caso el peso es mayor.

Se verifica que 1 litro de aire pesa 1,293 g. Podemos establecer entonces que su peso específico será:

Pe = PV Pe = 1293 g;1dm3 Pe = 1,293 gdm3 = 0,001293 gcm3

Peso Específico de algunos gases

ELEMENTO EN gdm3

EN gcm3

NITROGENO 1,256 0.001256

CLORO 3,180 0,003180

OXIGENO 1,430 0,001430

HIDROGENO 0,0895 0,0000895

PRESION ATMOSFERICA

Debido a que el aire pesa y como rodeando al planeta Tierra existe una capa de aire (mezcla de gases), cuyo espesor es de aproximadamente 500 km, conocida como atmósfera, ese aire ejerce una fuerza sobre la superficie de la Tierra o sobre los cuerpos en él ubicados. Recordando que Presión = FS , podemos afirmar entonces que la atmósfera ejerce una presión sobre el planeta. A esa presión se la conoce como Presión Atmosférica.

La densidad del aire en l atmósfera varía, de hecho en las zonas inferiores la densidad del aire es mayor, es decir que hay mayor número de molécula por unidad de volumen. A medida que la altura aumenta la densidad se hace menor hasta tornarse enrarecido a muy grandes alturas. Podemos señalar además que el aire está compuesto, aproximadamente, por:

Nitrógeno: 78%, * Oxígeno: 21%, * Gases Nobles (argón, helio, neón, criptón y xenón): 1%, * Anhídrido carbónico: 0.03%, * Agua en estado de vapor: proporción variable y vestigios de numerosas sustancias.

Se estableció que el Peso Específico del aire (se lo obtuvo dividiendo el peso del aire por el volumen que ocupó), en condiciones normales (0ºC y 760 mm de mercurio de presión), es de 1,293 gl .

Investigar: ¿Cuáles son las zonas que se distinguen en la atmósfera?. ¿Qué características tienen cada una de ellas? (eje transversal con geografía).

Algunas aplicaciones de la existencia de la presión atmosférica son:

Una ventosa queda adherida sobre un vidrio o una pared, porque al presionarlas sobre la superficie se desaloja todo el aire, actuando solamente la presión atmosférica exterior. Otra aplicación es que al introducir un gotero en un vaso que contenga algún líquido, éste no entra; al apretar la perilla de goma estamos eliminando el aire que ella contiene y permitiendo que el líquido entre.

Experiencia de Torricelli

El físico italiano Evangelista Torricelli, fue el primero en verificar y determinar los valores para la presión atmosférica. Para ello realizó la siguiente experiencia:

• Tomó un tubo de vidrio de 1 m de longitud y lo llenó con mercurio (Hg).

• Tapó el extremo del tubo, lo dio vuelta y lo introdujo en una cubeta que también tenía mercurio.

• Acto seguido lo destapó y observó que el mercurio descendió en la columna, hasta una determinada altura, no bajando más.

• Midió el desnivel existente entre la superficie libre del líquido de la cubeta y la superficie libre del tubo, el mismo era de 76 cm aproximadamente.

La columna mercurial no descendió más porque la presión atmosférica equilibró la presión que soportaba dicha columna. Por lo tanto, si la presión atmosférica aumenta, la columna asciende, si la presión atmosférica disminuye, la columna desciende.

El físico Blas Pascal, realizó una experiencia similar, pero en vez de mercurio trabajó con agua, observando que la columna de agua alcanzaba una altura de 1033 cm.

El valor de la presión normal puede calcularse aplicando la fórmula de presión:

Pr = Pe. H, sabiendo que el peso específico (Pe) del mercurio es de 13,596 gcm3 (cuando la temperatura es de 0ºC y para el valor normal de la aceleración de la gravedad) y que la altura alcanzada por el mercurio en el tubo es de 76 cm,

Pr = 13,596 gcm3 . 76 cm

Pr = 1.033,3 gcm2

Unidades y valores de la Presión atmosférica normal.

La presión atmosférica se puede expresar en distintas unidades. Decimos que una atmósfera de presión es igual a 760 mm de mercurio, que equivale a 1033gcm2 , o bien 1,033 kgcm2

En la práctica meteorológica, se empleaba el milibar la que, para 1 atmósfera de presión, equivale a 1.013,3 milibares. Actualmente se utiliza el HectoPascal.

Investigar: ¿Qué equivalencia existe el milibar y el hectopascal?.

Variación de la presión con la altura

A medida que nos alejamos de la superficie terrestre, se verifica que la presión que se soporta es menor, calculándose que la columna mercurial sufre variaciones de aproximadamente 1 mm por cada 10,5 m de altura, lo que equivale decir que la presión atmosférica disminuye en 1,293 . gcm2

La presión atmosférica y nuestro cuerpo.

Teniendo en cuenta que el valor de la presión atmosférica establecido es de 1,033kgcm2 , y que la superficie corporal del hombre es de aproximadamente 15.000 cm2 , nuestro cuerpo está soportando una fuerza de 15.495 kgf, aproximadamente. Nuestro cuerpo puede soportar esta fuerza debido a que el sistema circulatorio es quien logra equilibrar esta situación; de hecho muchas personas al ascender una montaña

...