experimentos sobre presión atmosférica
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EXPERIMENTOS SOBRE PRESIÓN ATMOSFÉRICA
EXPERIMENTO 1. RECREANDO EL EXPERIMENTO DE TORRICELLI
Materiales
Cubeta con agua
Bureta o botella de plástico llena de agua
Soporte y pinzas en caso de emplear la bureta
Punzón o cuchillo si se emplea una botella.
Procedimiento
1. Se llena la bureta o la botella de plástico con agua y tapando la boca de la
misma con ayuda de nuestro dedo para evitar que entre aire, se coloca boca
abajo en el interior de una cubeta con agua. Ahora retiramos
con cuidado nuestro dedo y observamos lo que ocurre.
2. Ahora se abre la llave de la bureta o se practica un agujero en
la parte inferior de la botella y se comprueba que es lo que
pasa en este momento.
¿Qué observamos?
1. Al colocar la botella o la bureta boca abajo se observa que el
agua no desciende aunque retiremos el dedo.
2. Si ahora abrimos la llave de la bureta o practicamos un
agujero en la botella el agua comenzará a descender.
¿Cómo lo explicamos?
1. En el primer paso el agua no cae debido a la presión atmosférica que ejerce
una fuerza sobre el agua de la cubeta. Debido a esto, el agua de la cubeta
empuja al agua de la botella, venciendo su peso e impidiendo que ésta caiga.
2. Si ahora practicamos un agujero a la botella o abrimos la llave dejamos que el
aire entre por la parte superior, de manera que este aire también ejercerá una
presión sobre el líquido contenido en la botella/bureta, venciendo a la presión
ejercida por el agua de la cubeta y produciendo que esta descienda.
Experimento histórico
El experimento que acabamos de hacer
es muy parecido al que llevó a cabo
Torricelli en 1643 y que permitió
medir la presión atmosférica. Torricelli
empleó mercurio en lugar de agua y un
tubo cerrado por un extremo de 1m de
longitud. Llenó el tubo con mercurio y
tapó la boca con su dedo. Lo invirtió, lo
introdujo en una cubeta que también contenía este líquido y retiró el dedo con
cuidado para que no entrara aire. El mercurio descendió hasta una altura de
760mm, quedando la parte superior del tubo ocupada por el vacío. De esta
manera determinó que la presión atmosférica en la superficie terrestre es de
760mm de mercurio (o también 760Torr en honor a dicho científico). Aunque se
siguen usando los mm de mercurio, actualmente la presión se suele medir en
atmósferas (atm) o bares (bar), siendo la presión atmosférica normal de 1atm o
1013bar.
¡ATENCIÓN! ¿Por qué el mercurio desciende sin necesidad de agujerear el
tubo y el agua no? Es debido a que el mercurio es más denso que el agua,
por lo que si cogemos el mismo volumen de agua y mercurio, este último pesará
más. La presión atmosférica no es capaz de vencer completamente el peso del
mercurio haciendo que este descienda hasta una altura de 760mm. El agua pesa
menos, por lo que la presión atmosférica vence su peso evitando que descienda.
Cuestión
Si repetimos el experimento de Torricelli en la parte superior de una
montaña, ¿la altura alcanzada por el mercurio será mayor o menor que
760mm? ¿Y en el interior de un pozo muy profundo? ¿Por qué?
Experimento 2. Desafiando a la gravedad
Materiales
Un vaso o botella de vidrio con agua.
Un trozo de plástico o papel de mayor tamaño
que la boca del vaso o botella
Procedimiento
1. Tapa el vaso lleno de agua con un pedazo de papel más grande que su boca,
procurando que se moje un poco el papel que está en contacto con el vaso.
También puede usarse un trozo de plástico como la tapa de un CD.
2. Pon una mano sobre el papel y dale
la vuelta al vaso.
3. Retira la mano que sostiene el papel
pero sigue sosteniendo el vaso. Es
recomendable hacer el experimento sobre
un fregadero o una cubeta por si acaso.
.¿Qué observamos?
¡¡El agua no se cae aunque el vaso esté boca
abajo!!
¿Cómo lo explicamos?
Como ya sabemos la capa de aire que nos rodea ejerce una presión sobre nosotros
conocida como presión atmosférica. Dicha presión se ejerce en todas las direcciones
también hacia arriba, venciendo al peso del agua, es por esto que el aire atrapado
en el vaso no puede caer.
¡ATENCIÓN! Si entra un exceso de aire en el interior del vaso es posible
que el experimento no funcione pues eso provocará que la presión dentro
del vaso aumente y la presión atmosférica exterior no es capaz de “sostener” la
tapa.
Aplícalo a tu vida
Cuando el bebé toma del biberón, éste debe de tener una entrada de aire para que
pueda salir la leche cuando succiona el bebé.
A las latas que contienen líquidos se les debe de hacer dos orificios para que la
entrada de aire por uno permita la salida del líquido por el otro.
Cuestiones
1. ¿Por qué, si nos fijamos con atención, el trozo de papel situado en
la boca el vaso o de la botella se “abomba” ligeramente hacia el interior de
dicho recipiente?
2. Lleva a cabo este mismo experimento pero
usando un trozo de cartón o una carta de una
baraja (ojo, puede estropearse) en lugar del
papel. Una vez que has dado la vuelta al vaso con
agua colócalo sobre un vaso igual pero lleno de
aceite apoyado sobre una mesa. Ahora retira con
mucho cuidado la carta y observa que ocurre.
Intenta explicarlo.
¡Cuidado! Es importante que tengas en cuenta que se puede derramar el
contenido de los vasos y debes manipularlos con precaución para que los
vasos se mantengan en equilibrio y no se caigan y se rompan (tienes que usar vasos
de cristal).
EXPERIMENTO 3. APLASTANDO UNA LATA
Materiales
Lata de refrescos
Agua
Fuente de Calor (un mechero o una cocina)
Un recipiente de cocina
1 Pinza
Procedimiento
1. Coloca un poco de agua dentro de la lata de refrescos. No mucha, con 1cm o
1.5cm de agua estará bien. Ahora tienes que poner la lata en la fuente de
calor, y dejarla hasta que el agua comience a hervir.
2. Mientras esperas que hierva, coloca agua bien fría en
el recipiente. Cuando escuches el sonido de ebullición
dentro de la lata, cógela con la pinza y la sumerges
rápidamente en el agua fría, boca abajo (con su
agujero hacia abajo)
¿Qué observamos?
Al introducir la lata en el recipiente con agua fría sus paredes se aplastan.
¿Cómo lo explicamos?
Cuando colocamos la lata con agua en la fuente de calor todo se calienta hasta
generar vapor que queda contenido en la lata. Cuando la sumergimos en agua fría,
todo se enfría rápidamente, haciendo que el vapor se condense (pasa de vapor a
líquido). El vapor ocupa mucho más volumen que el líquido, por lo que la presión
dentro de la lata disminuye rápidamente. Por otro lado, tenemos a la presión
atmosférica que en todo momento estuvo presente. Por tanto, las paredes de la
lata están sometidas a dos presiones. La parte interior de la pared, está sometida a
una presión menor que la atmosférica, debido al cambio de estado brusco. Por otro
lado, la pared exterior de la lata está sometida a la presión atmosférica que, como
es mayor que la interior a la lata, termina por aplastarla.