Presión atmosférica
 |
Autor: Alfredo Russo Responsable
disciplinar: Silvia Blaustein Área
disciplinar: Física Temática:
Propiedades de los fluidos Nivel:
Secundario, ciclo básico Secuencia didáctica
elaborada por Educ.ar |
|---|
Propósitos generales
Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje.
Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.
Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica y la interpretación.
Introducción a las actividades
La presión atmosférica se debe al peso de la columna de aire, por unidad de área, sobre la corteza terrestre. En efecto, la Tierra está envuelta por una capa de aire de unos 86 km de altura. Por razones de estandarización, se considera como presión atmosférica normal a la de 100 kP (al nivel del mar es de aproximadamente 101 kP).
En 1643, Evangelista Torricelli realizó un experimento que lo haría pasar a la historia, por el cual descubrió el principio del barómetro y demostró la existencia de la presión atmosférica. Este experimento se puede encontrar descrito en el siguiente enlace: Presión atmosférica.
En el mismo sitio, es posible encontrar los datos para convertir la presión atmosférica —expresada en milímetros de columna de Mercurio— en metros de columna de agua, junto con la explicación de por qué una bomba no puede aspirar agua de una profundidad superior a 10.33 m. En la actualidad, el bombeo de líquidos desde profundidades superiores se hace por medio de bombas sumergidas, por lo que no se espera que la bomba aspire el líquido sino que lo empuje; de esta manera, el límite dado por la profundidad desaparece.
La presión atmosférica disminuye a medida que aumenta la altura sobre el nivel del mar, que es considerado como cero. Algunos instrumentos usan la medición de esa presión como una medida indirecta de la altitud sobre el nivel del mar; se los llama altímetros.
Como los demás fluidos, la presión atmosférica se reparte por igual en todos los sentidos. Por ejemplo, en las paredes de tanques que contienen fluidos, la componente de presión atmosférica en el interior del tanque se cancela (o compensa) con la presión en su exterior.
La presión atmosférica se mide con barómetros; algunos de tipo casero pueden construirse con elementos simples, como puede verse en el sitio:
La presión atmosférica puede variar, en un mismo lugar, por efecto de corrientes de aire, por la temperatura o por el contenido de humedad en el aire. Cuando hay bajas presiones, la posibilidad de tormentas aumenta.
Objetivo de las actividades
Que los alumnos comprendan la medición de alturas usando la presión atmosférica, los principios del barómetro y la determinación de puntos de ebullición del agua en función de la altura.
Actividad 1
1.
El barómetro de Torricelli fue construido con mercurio como líquido
barométrico. Alcanza una altura de columna de 76 cm de mercurio en
condiciones normales. Calculen, usando el OpenOffice, la altura que
alcanzaría un barómetro con agua como
líquido barométrico en las mismas condiciones
(pueden volver a consultar el enlace Presión atmosférica).
Actividad 2
1. Expliquen por qué una bomba de agua no puede aspirar desde una altura superior a los 10 metros (Presión atmosférica).
Actividad 3
1. Un escalador de montañas lleva consigo un barómetro que espera usar como altímetro. Cuando parte de un campamento, el barómetro muestra una lectura de 99 kP y, al final de la jornada de ascenso, el barómetro muestra una lectura de 93 kP.
Calculen usando el OpenOffice cuál es la altura de partida sobre el nivel del mar (sabiendo que la presión atmosférica normal al nivel del mar es de 101 kP) y cuál es la altura de llegada al completar la jornada de ascenso. (Ver enlace sobre presión atmosférica para comprobar cómo es posible obtener una medida aproximada de la altura sobre el nivel del mar usando un barómetro).
Actividad 4
1. Aceptando la validez de la expresión del cambio del punto de ebullición con la presión, calculen la temperatura a la que hervirá el agua cuando el escalador termine su jornada y alcance la altura calculada en la actividad 3.
2. Expliquen si podrían cocinar alimentos en agua hirviendo en estas condiciones. Para una explicación sobre cómo se produce la cocción de alimentos en agua en ebullición (y otras alternativas) pueden cosultar el siguiente artículo de Wikipedia sobre la cocción.