Presión atmosférica

La presión atmosférica es el peso del aire sobre la superficie de la Tierra. La capa de aire que envuelve la Tierra es la atmósfera. Esta capa ejerce un peso sobre la superficie terrestre: es esto lo que llamamos presión atmosférica.

La presión atmosférica no es la misma en toda la Tierra. Por ejemplo, si estamos en Ciudad de México, a 2250 metros de altitud, tenemos mucho menos aire sobre nuestras cabezas que si estamos en una playa en Veracruz, al nivel del mar, donde todo el peso del aire de la atmósfera está sobre nuestras cabezas.

Para darnos una idea de la presión atmosférica, que para nosotros es casi imperceptible, imaginemos que cuando estamos al nivel del mar es como tener un peso de 1033 gramos sobre la punta de un dedo. Pero si estamos en una montaña a 3000 metros sobre el nivel del mar, el peso del aire sobre nosotros será de apenas 690 gramos.

a mayor altura menor presion atmosferica, a menor altura mayor presion atmosferica

Los científicos establecieron la presión atmosférica normal como la presión al nivel del mar. Este valor es igual a 101.325 pascales, que equivale a 760 milímetros de mercurio o 1 atmósfera (atm), unidades que se usan para medir la presión.

Medir la presión atmosférica puede ser útil, entre otras cosas, para predecir las condiciones climáticas.

Para su medición, podemos echar mano de un instrumento conocido como barómetro (de ahí que también se le conozca como presión barométrica), o mediante una fórmula que toma en cuenta cuestiones como la altura, la densidad del aire y la gravedad.

¿Cómo se mide la presión atmosférica?

La presión atmosférica se puede medir con instrumentos conocidos como barómetros. Lo que estos aparatos realizan es medir el peso del aire.

Medir la presión atmosférica nos permite pronosticar las condiciones del tiempo. Por ejemplo, en condiciones de alta presión atmosférica, el tiempo está calmado y claro, mientras en condiciones de presión baja se esperan nubes y lluvia.

Existen dos tipos de barómetros:

  • Barómetros de mercurio.
  • Barómetros sin mercurio o aneroides.

Barómetros de mercurio

esquema de un barometro de mercurio para medir la presion atmosferica
Esquema de un barómetro de mercurio para medir la presión atmosférica.

Los barómetros de mercurio fueron los primeros instrumentos que se usaron para medir la presión atmosférica. Estos instrumentos están construidos con un tubo lleno con mercurio (Hg) sumergido en una cubeta de mercurio.

El peso del aire hace que el mercurio suba o baje dentro del tubo. La longitud del mercurio dentro del tubo nos indica la presión atmosférica. Es por eso que la presión atmosférica al nivel del mar es 760 mm de mercurio (mm Hg), que es la distancia que el mercurio llega en el tubo.

Barómetros aneroides

barometro aneroide
Barómetro aneroide clásico.

Los barómetros aneroides son los instrumentos más usados en la actualidad por ser fáciles de transportar y construir. Consisten de discos de metal dentro de una caja cerrada, con un mecanismo de palancas que los conectan a una aguja indicadora externa.

Cuando la presión atmosférica aumenta, los discos se comprimen; cuando la presión atmosférica disminuye, los discos se expanden. Estas variaciones se transmiten a la aguja indicadora que registra el valor de la presión atmosférica sobre un papel milimétrico.

Fórmula para calcular la presión atmosférica

También podemos calcular la presión atmosférica sin un barómetro a la mano. Para calcularla, podemos usar la siguiente fórmula:

estilo tamaño 16px negrita Presión negrita espacio negrita atmosférica negrita igual negrita altura negrita espacio negrita multiplicación en cruz negrita densidad negrita espacio negrita multiplicación en cruz negrita espacio negrita gravedad fin estilo

Pero esta fórmula requiere que sepamos tres cosas:

  • la altura de la atmósfera sobre nosotros,
  • la densidad del aire,
  • la gravedad o la fuerza de atracción por la gravedad de la Tierra.

La altura de la atmósfera es un indicador de cuánto aire tenemos sobre nosotros. Por su parte, la densidad nos permite saber cuánta masa de aire se encuentra en el volumen de aire que nos rodea. La fuerza de atracción por la gravedad de la Tierra, por otra parte, nos ayuda a calcular el peso del aire.

Por ejemplo, si queremos calcular la presión atmosférica al nivel del mar:

  • Altura de la atmósfera: 10000 metros.
  • Densidad del aire: 1,225 kg/m³,
  • Fuerza de la gravedad: 9,8 m/s2.

estilo tamaño 16px negrita Presión negrita espacio negrita atmosférica negrita igual negrita espacio negrita 10000 negrita espacio negrita m negrita espacio negrita multiplicación en cruz negrita 1 negrita coma negrita 225 fracción negrita kg entre negrita m elevado a negrita 3 negrita espacio negrita multiplicación en cruz negrita 9 negrita coma negrita 8 fracción negrita m entre negrita s elevado a negrita 2 negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita espacio negrita igual negrita 120050 negrita espacio fracción numerador negrita kg negrita. negrita m entre denominador negrita m elevado a negrita 2 negrita. negrita s elevado a negrita 2 fin fracción fin estilo

Así, el valor de la presión atmosférica usando esta fórmula es igual a 120050 kg.m/m2.s2 o pascal, que es una de las unidades de la presión atmosférica.

Unidades de la presión atmosférica

Existen varias unidades para medir la presión atmosférica:

  • Pascal (Pa).
  • Milímetros de mercurio (mmHg).
  • Atmósfera física o simplemente atmósfera (atm).
  • Bar.

El pascal es la unidad oficial utilizada y recomendada actualmente por el Sistema Internacional de Unidades, porque refleja los conceptos de fuerza y área que constituyen el fenómeno físico de la presión.

Sin embargo, la primera unidad utilizada para la presión atmosférica fueron los milímetros de mercurio. Se adoptó como unidad gracias al barómetro de mercurio, primer instrumento para medir la presión atmosférica, inventado por el científico Evangelista Torricelli.

La unidad conocida como atmósfera se implementó posteriormente, como un convencionalismo para medir la presión de todos los gases, incluyendo la del aire.

El bar fue una unidad establecida a principios del siglo XIX para expresar la presión atmosférica, y es sobre todo empleada en la meteorología.

Podemos, por lo tanto, expresar la presión atmosférica en diferentes unidades. En la siguiente tabla se presentan los valores aproximados de presión atmosférica según la altitud (metros sobre el nivel del mar) a que nos encontremos:

Metros sobre el nivel del mar Presión atmosférica
Pascal mmHg atm bar
0 101 300 760 1 0,101
500 95 500 716,3 0,943 0,955
1000 89 900 674,3 0,887 0,899
2000 70 500 528,8 0,696 0,705
3000 70 100 525,8 0,692 0,701
4000 61 600 462,0

0,608

0,616
5000 54 000 405,0 0,533 0,540
6000 47 200 354,0 0,466 0,472
7000 41 200 309,0 0,407 0,412
8000 35 600 267,0 0,351 0,356
9000 30 700 230,3 0,303 0,307
10 000 26 400 198,0 0,261 0,264

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Referencias

Sears, F., Zemansky, M., Young, H,D., Freedman, R.A. (2009) Física Universitaria volumen 1, 12a edición. Pearson Educación, México.