Presión atmosférica

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En meteorología , la presión atmosférica es un físico cantidad que expresa la relación entre la fuerza y el peso de la columna de aire que pesa sobre una superficie, presente en cualquier punto de la tierra 's atmósfera y la medición de la zona de la superficie sí mismo. En la mayoría de los casos el valor de esta cantidad es equivalente a la presión hidrostática ejercida por el peso de la columna de aire presente sobre el punto de medición y se mide en el sistema internacional en pascales y con un instrumento de medición conocido como barómetro . [1]

Descripción

Al nivel del mar, el volumen de 1 de aire (a una temperatura de 0 ° C ) tiene una masa de aprox. 1,30 kilos El valor de la presión atmosférica también varía según la temperatura y la cantidad de vapor de agua contenida en la atmósfera y disminuye al aumentar la altitud , con respecto al nivel del mar, del punto donde se mide. Las áreas de baja presión tienen sustancialmente menos masa atmosférica por encima de ellas, a la inversa, las áreas de alta presión tienen una mayor masa atmosférica.

Históricamente, la presión atmosférica fue medida con precisión por primera vez por Evangelista Torricelli a través del llamado tubo Torricelli , el primer ejemplo de barómetro . Dado que 76 cm³ de mercurio tienen una masa de 1.033 kg, podemos decir que la presión atmosférica que presiona sobre cada centímetro cuadrado de superficie tiene una fuerza igual a la fuerza del peso de una masa de 1.033 kg. [2] [3] Este valor tomado como unidad de medida de la presión atmosférica, se denomina atmósfera (símbolo atm): 1 atm = 1033 g / cm² . Las unidades de medida de la presión atmosférica son: [4]

En el Sistema Internacional (SI), se usa pascal porque se define como la relación entre la componente normal de una fuerza (medida en Newton) y una superficie (medida en metros cuadrados), [5] y está relacionada con la atmósfera de equivalencia. : 1 atm = Pa (más precisamente 1 atm = 101325 Pa).

Presión atmosférica normal

La presión atmosférica normal (o estándar) es la medida a una latitud de 45 °, al nivel del mar y a una temperatura de 15 ° C en una superficie unitaria de 1 cm 2 , que corresponde a la presión de una columna de mercurio de 760 mm . Alternativamente, se puede afirmar que la presión atmosférica de 1 atm coincide, con una buena aproximación, con la presión ejercida por una columna de mercurio de 760 mm de altura que se encuentra a una temperatura de 0 ° C en un lugar donde la aceleración debida a la gravedad es . [6] En las demás unidades de medida corresponde a:

1 atm = 760 torr (o mmHg) = 101325 Pa = 1013 , 25 mbar = 10,33 mca .

Con la difusión del uso del sistema internacional también en el campo meteorológico, la presión atmosférica se mide en hectopascales (cientos de pascales) cuyo símbolo es hPa. Dado que el milibar es igual al hectopascal, 1013 , 25 mbar = 101325 Pa = 1 013,25 hPa .

Cambios de presión

Con altitud

La presión atmosférica al nivel del mar aplasta una botella de plástico que se ha cerrado lo más herméticamente posible a una altitud de 2 000 m .

Debido a la compresibilidad del aire por su propio peso, la ley de Stevin no es aplicable y la disminución de la presión atmosférica con la altitud sobre el nivel del mar no es lineal como en los líquidos [7] . Al aumentar la altitud, la presión atmosférica disminuye y la disminución no es lineal. Suponiendo (aunque este no es el caso) que la atmósfera es isotérmica, la ley de Boyle-Mariotte es válida: [8]

;

con estas premisas la densidad del aire es proporcional a la presión. Suponga que al nivel del mar la densidad y la presión son respectivamente válidas Y y considere el eje como eje de referencia para las alturas , con origen al nivel del mar y orientado hacia arriba. A una altitud genérica la presión (de acuerdo con la hipótesis isotérmica) será:

.

Si la ley de Stevino se aplica a un cambio de altitud se puede decir que la siguiente relación se cumple :

Dónde está .

Si se integra entre el nivel del mar y una altitud genérica , obtenemos:

.

En la atmósfera isotérmica, la presión disminuye en función de la altura con una tendencia exponencial. El valor de a 0 ° C son unos 8 km; a 20 ° C son unos 8,6 km. La presión se reduciría en un tercio de la que hay al nivel del mar a una altitud de entre 8 y 9 km.

Varios factores como las condiciones atmosféricas y la latitud afectan su valor, la NASA ha compilado valores promedio para todas las partes del mundo. La siguiente tabla proporciona valores de presión indicativos, en porcentajes de una atmósfera, en función de la altitud.

Altitud
en metros
Porcentaje
de 1 atm
1000
88,6
2000
78,5
4000
60,8
6000
46,5
8 000
35,0
10000
26,0
15 000
11,5
20000
6,9
30000
1.2
48 500
0,1
69 400
0,01

También existe una fórmula matemática para calcular la presión atmosférica en atmósferas ( P ) en función de la altura en metros ( m ) [9]

Con la temperatura

Barómetro aneroide

La presión atmosférica se ve afectada por la temperatura del aire . La razón es que la atmósfera terrestre, a medida que se calienta, tiende a expandirse volviéndose menos densa. En consecuencia, a nivel del mar el peso de la 'columna de aire' sobre la cabeza siempre permanece igual, mientras que si estamos a mayor altitud la presión aumentará con el aumento de temperatura, ya que a medida que el aire se calienta, aumentará. su volumen, parte de la masa de aire entre el nivel del mar y la altitud de interés se moverá hacia altitudes mayores.

Los valores de la presión arterial local, considerados por sí solos, no tienen importancia para el pronóstico; lo tienen en cambio cuando se comparan con los valores detectados simultáneamente en las áreas adyacentes para resaltar las áreas de baja presión (mal tiempo) o alta presión (buen tiempo). A nivel local, solo los cambios repentinos en los valores de presión (es decir, los cambios de presión más rápidos que los relacionados con la temperatura) son indicativos de cambios sustanciales en las condiciones climáticas.

Con humedad

La humedad del aire también influye en el valor de la presión atmosférica: la presencia de moléculas de vapor de agua (H 2 O) que ocupan el lugar de moléculas más pesadas, principalmente nitrógeno (el 78% del aire está compuesto por este elemento), hacen que el aire húmedo sea más ligero y por lo tanto hay una presión atmosférica más baja (baja presión). Por otro lado, este es uno de los principios de formación de ciclones tropicales . Por el contrario, el aire más seco también será más pesado y, por lo tanto, ejercer más peso provocará un aumento de la presión atmosférica (alta presión).

Registros históricos

Nota

  1. ^ Gian Paolo Parodi, Marco Ostili, Guglielmo Mochi Honors, La evolución de la física-Volumen 1 , Paravia, 2006, ISBN 978-88-395-1609-1 . p.435
  2. ^ Paolo Mazzoldi, Massimo Nigro, Cesare Voci, Física - Volumen I. p.267
  3. ^ Sergio Rosati, Física general , Editorial Ambrosiana - Milán, 1990, ISBN 88-408-0368-8 . p. 329
  4. ^ Sergio Rosati, Física general , Editorial Ambrosiana - Milán, 1990, ISBN 88-408-0368-8 . p. 330
  5. ^ Gian Paolo Parodi, Marco Ostili, Guglielmo Mochi Honors, La evolución de la física-Volumen 1 , Paravia, 2006, ISBN 978-88-395-1609-1 . p.439
  6. ^ Sergio Rosati, Física general , Editorial Ambrosiana - Milán, 1990, ISBN 88-408-0368-8 . p330.
  7. ^ Antonio Caforio, Aldo Ferilli, Inside Physics , Le Monnier, 2007, ISBN 978-88-00-20616-7 . p.115
  8. ^ Paolo Mazzoldi, Massimo Nigro, Cesare Voci, Física - Volumen I. p.267
  9. ^ Un algoritmo simple para calcular la variación de presión con la altitud

Bibliografía

  • Paolo Mazzoldi, Massimo Nigro, Cesare Voci, Física - Volumen I , EdiSES, Bolonia.
  • Sergio Rosati, Física general , Editorial Ambrosiana - Milán, 1990, ISBN 88-408-0368-8 .
  • Gian Paolo Parodi, Marco Ostili, Guglielmo Mochi Honors, The Evolution of Physics-Volume 1 , Paravia, 2006, ISBN 978-88-395-1609-1 .

Artículos relacionados

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