Este artículo se publica con la intención de compartir una recopilación estudiantil que necesariamente está sujeta a correcciones ortográficas, gramaticales, de forma  y de contenido.  Por este motivo debe considerarse como material en proceso de elaboración, aún no terminado.


BAROMETRO   

 

Instrumento utilizado para medir la presión atmosférica.

El primer Barómetro lo ideo Evangelista Torricelli cuando trataba de explicar que las bombas aspirantes no pueden hacer subir el agua más allá de cierta altura. Existen varios tipos de barómetros entre ellos encontramos los siguientes: image5.gif (30401 bytes)

Evangelista Toricelli

 

BARÓMETRO DE MERCURIO.

Un barómetro de mercurio de Torricelli se puede construir fácilmente. Se llena de mercurio un tubo delgado de vidrio de unos 80 cm de longitud y cerrado por un extremo; se tapa el otro extremo y se sumerge en una cubeta que contenga también mercurio; si entonces se destapa se verá que el mercurio del tubo desciende unos centímetros, dejando en la parte superior un espacio vacío (cámara barométrica o vacío de Torricelli).   

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Fig1. Barómetro de mercurio

La altura de la columna de mercurio en el tubo, medida desde la superficie del mercurio de la cubeta, es de 760 mm al nivel del mar y en condiciones normales. Torricelli dedujo que la presión ejercida por la atmósfera sobre la superficie libre de mercurio de la cubeta era suficiente para equilibrar la presión ejercida por la columna. La altura de dicha columna constituye, por lo tanto una medida de presión atmosférica. Lo mismo puede decirse de una columna de agua que, a causa del menor peso especifico, puede ascender en el tubo de una bomba aspirante a una altura algo mayor de 10 m exactamente a 10.33 m = 0.76 * 13.59, siendo 13.59 el peso especifico del mercurio.

a.  Montaje del experimento.

Un barómetro de mercurio de Torricelli se puede construir fácilmente. Se llena de mercurio un tubo delgado de vidrio de unos 80 cm de longitud y cerrado por un extremo; se tapa el otro extremo y se sumerge en una cubeta que contenga también mercurio; si entonces se destapa se verá que el mercurio del tubo desciende unos centímetros, dejando en la parte superior un espacio vacío (cámara barométrica o vacío de Torricelli).      La altura de la columna de mercurio en el tubo, medida desde la superficie del mercurio de la cubeta, es de 760 mm al nivel del mar y en condiciones normales. Torricelli dedujo que la presión ejercida por la atmósfera sobre la superficie libre de mercurio de la cubeta era suficiente para equilibrar la presión ejercida por la columna. La altura de dicha columna constituye, por lo tanto una medida de presión atmosférica. Lo mismo puede decirse de una columna de agua que, a causa del menor peso especifico, puede ascender en el tubo de una bomba aspirante a una altura algo mayor de 10 m exactamente a 10.33 m = 0.76 * 13.59, siendo 13.59 el peso especifico del mercurio.

BARÓMETRO DE FORTIN.

El barómetro de Fortin se compone de un tubo Torricelliano que se introduce en el mercurio contenido en una cubeta de vidrio en forma tubular, provista de una base de piel de gamo cuya forma puede ser modificada por medio de un tornillo que se apoya en su centro y que, oportunamente girado, lleva el nivel del mercurio del cilindro a rozar la punta de un pequeño cono de marfil. Así se mantiene un nivel fijo. El barómetro está totalmente recubierto de latón, salvo dos ranuras verticales junto al tubo que permiten ver el nivel de mercurio. En la ranura frontal hay una graduación en milímetros y un nonio para la lectura de décimas de milímetros. En la posterior hay un pequeño espejo para facilitar la visibilidad del nivel. Al barómetro va unido un termómetro. Los barómetros Fortin se usan en laboratorios científicos para las medidas de alta precisión, y las lecturas deben ser corregidas teniendo en cuenta todos los factores que puedan influir sobre las mismas, tales como la temperatura del ambiente, la aceleración de gravedad de lugar, la tensión de vapor del mercurio, etc.

BARÓMETRO ANEROIDE Y HOLOSTÉRICO.

Con vistas a la difusión de los barómetros para mediciones de altura y para la previsión del tiempo se han ideado unos barómetros metálicos más manejables y económicos que el de Fortin, son los llamados aneroides y holostéricos, si bien son menos precisos.

El primero está formado por un tubo de sección elíptica doblado en forma de aro, en el que se ha obtenido una alta rarefacción. El tubo doblado queda fijo en un punto y la extremidad de los semicírculos así obtenidos es móvil. Con el aumento de la presión atmosférica, el tubo  tiende a cerrarse; en el caso contrario tiende a abrirse. La extremidad de los semicírculos está unida a los extremos de una barrita que gira sobre su centro; ésta, a través de un juego de engranajes y palancas, hace mover un índice. El barómetro metálico holostérico está formado por un recipiente aplanado, de superficies onduladas en el que se ha logrado una intensa rarefacción antes de cerrarlo; en una de las caras se apoya un resorte que, con las variaciones de presión atmosférica, hace mover un índice por medio de un juego de palancas.

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Fig 2. Barómetro Aneroide

PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Definición.                                                       

 La Presión se define como la fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie. La presión suele medirse en atmósferas (atm). Una   atmósfera se define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio en un barómetro convencional. En la atmósfera, el peso cada vez menor de la columna de aire a medida que aumenta la altitud hace que disminuya la presión atmosférica local. Así, la presión baja desde su valor de 101.325 Pa al nivel del mar hasta unos 2.350 Pa a 10.700m. 

 La presión atmosférica total es la suma de las presiones parciales de sus componentes (oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono y gases nobles).

 La presión se mide mediante un barómetro y su valor, expresado en torrs, está relacionado con la altura a la que la presión atmosférica mantiene una columna de mercurio; 1 torr equivale a 1 mm de mercurio. La presión atmosférica normal a nivel del mar es de 760 torrs, o sea, 760 mm de mercurio. En torno a los 5,6 Km. es de 380 torrs; la mitad de todo el aire presente en la atmósfera se encuentra por debajo de este nivel. La presión disminuye más o menos a la mitad por cada 5,6 Km. de ascensión. A una altitud de 80 Km. la presión es de 0,007 torr.   

VALORES DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA EN LOS DIFERENTES SISTEMAS DE UNIDADES

UNIDAD

Atm.

Pa

Bar

Psi

Torr

mm Hg.

pulg. Hg.

pulg. H20

Atm.

1

101 325

1.01325

14.69594

760 760 29.9216 407.1894
Pa 9.869 E-06 1 0.00001 1.45 E-04 7.5 E-03 7.5 E-03 2.95 E-04 4.018 E-03
Bar 0.9869 100000 1 14.5038 750.062 750.062 29.53 401.8646
Psi 6.804 E-02

6894.76

6.895E-02 1 51.7149 51.7149 2.036 27.7076
Torr 1.315 E-02 133.322 1.33 E-03 1.934 E-02 1 1 3.937E-02 0.53577
mm Hg. 1.315 E-02 133.322 1.33 E-03 1.934 E-02 1 1 3.937E-02 0.53577
pulg. Hg. 3.342E-02 3386.38 3.386E-02 0.49115 25.4 25.4 1 13.6087
pulg.H20 2.456E-03 248.84 0.00248 3.61 E-02 1.86645 1.86645 0.07348 1

 Cuando la presión es medida en una escala  graduada, se deben hacer algunas correcciones por altitud y latitud (debido a los cambios de la gravedad), por temperatura (debido a la contracción y expansión del mercurio), y por el diámetro del tubo (debido a  la capilaridad).

 Posteriormente, habiendo observado que la presión atmosférica  disminuye   en proporción a la altitud sobre el nivel del mar  y comprobada la dependencia entre condiciones atmosféricas y presión, se trato de idear otros barómetros de mercurios más adecuados al uso normal, entre ellos el llamado de "sifón". Esquemáticamente, este barómetro consiste en un tubo en U, con uno de los brazos cerrados y de 1m de longitud y en el otro corto y abierto, conteniendo mercurio. Al variar la presión atmosférica, varía la diferencia de niveles del mercurio en las dos ramas.

 La medición de la presión atmosférica es de gran importancia a nivel climático, principalmente en el ENSO, debido a la gran relación que existe entre la presión atmosférica y el fenómeno de El NIÑO.

 

 BIBLIOGRAFÍA

Carlos Toro s.
amcato@eia.edu.co


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