Presión en Fluidos: Hidrostática y Atmosférica
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Presión en el Interior de un Fluido en Reposo
El término fluido incluye a los líquidos y gases, porque ambos no poseen forma propia y adoptan la forma del recipiente que los contiene. Esto se debe a que las moléculas que los componen tienen libertad de movimiento y pueden cambiar de posición. Las paredes del recipiente que contiene un líquido soportan una fuerza originada por el peso del mismo, por lo que sobre ellas actúa una presión. Esta presión también actúa sobre el propio líquido, ya que las capas superiores del mismo ejercen una fuerza sobre las inferiores. Así, en el interior de un líquido existe una presión originada por su propio peso que se llama presión hidrostática.
Relación entre la Presión en el Interior de un Líquido y la Profundidad
- El líquido ejerce fuerzas perpendiculares sobre las superficies en contacto con él.
- Las fuerzas o la presión que ejerce el líquido son mayores a medida que aumenta la profundidad, medida desde el nivel de la superficie libre del líquido.
Relación entre la Presión en el Interior de un Líquido y la Forma del Recipiente
La presión en el interior de un líquido es independiente de la forma del recipiente y de la cantidad de líquido que contiene, siempre que la profundidad sea la misma.
Relación entre la Presión en el Interior de un Líquido y la Densidad del Mismo
La presión es mayor cuanto mayor es la densidad del líquido.
La Presión Atmosférica
En 1643, Torricelli realizó un experimento que demostraba la existencia de la presión atmosférica y permitía medirla. Llenó de mercurio un tubo delgado de vidrio de 1 m de longitud y 1 cm de sección, cerrado por uno de sus extremos. Tapó el orificio del extremo libre con un dedo e introdujo el tubo boca abajo en una cubeta llena de mercurio. Cuando retiró el dedo, el nivel del mercurio descendió hasta quedar a una altura de 760 mm por encima de la superficie del mercurio de la cubeta. En el extremo superior del tubo quedó un vacío.
Torricelli manifestó que:
- La presión atmosférica actúa sobre la superficie libre del mercurio, ya que el nivel alcanza la misma altura.
- La presión atmosférica sostiene la columna contenida dentro del tubo e impide que baje más.
- La presión en el punto A (a 760 mm de profundidad en la columna de mercurio) y en el B (en la superficie libre) son idénticas.
La presión ejercida por una columna de mercurio de 760 mm de altura es la presión atmosférica normal, y se utiliza la unidad atmósfera (atm), que equivale a 1,013 x 105 Pa.
1 atm → 760 mmHg → 1,013 · 105 Pa
Relación de la Presión Atmosférica y la Altitud
La altura alcanzada por el mercurio en el experimento de Torricelli depende de la altitud del lugar en el que se realice el experimento. A medida que ascendemos, la presión atmosférica es menor y la longitud de la columna de mercurio disminuye.
Barómetros
La presión atmosférica se mide con un barómetro. Existen varios tipos: de cubeta, de sifón y aneroide.
Manómetros
Para medir la presión del gas contenido en un recipiente se utiliza un manómetro. Los más sencillos son los abiertos, que tienen un tubo en forma de U con cierta cantidad de líquido en su interior.