lunes, 10 de enero de 2022

6. Presión de un gas | 🎈 Química de gases | Joseleg

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La presión (P) es la fuerza F aplicada perpendicularmente a la superficie A de un objeto por unidad de área sobre la cual se distribuye esa fuerza. El desarrollo del concepto de presión estuvo vinculado a la discusión sobre la existencia del aire como sustancia que ocupa un lugar en el espacio.  Normalmente no podemos calcular la presión directamente ya que no medimos todas las fuerzas con dinamómetros, en su lugar empleamos la masa.

🔎 DEMOSTRACION. Demuestre una función que permita calcular la presión en función de la masa de un objeto, la gravedad del planeta y el área.

La ecuación anterior nos permitirá resolver situaciones como:

Ejercicio 10.15.  Suponga que una mujer que pesa 130 lb y usa zapatos de tacón alto momentáneamente coloca todo su peso sobre el talón de un pie. Si el área del talón es de 0.50 pulg2, calcule la presión ejercida sobre la superficie subyacente en (a) kilopascales, (b) atmósferas y (c) libras por pulgada cuadrada.

Ejercicio 10.16.  Un conjunto de estantes para libros descansa sobre una superficie de piso duro sobre cuatro patas, cada una con una dimensión de sección transversal de 3.0 x 4.1 cm en contacto con el piso. La masa total de los estantes más los libros apilados en ellos es de 262 kg. Calcule la presión en pascales que ejercen las zapatas sobre la superficie.

La existencia del aire

¿Cómo sabemos que el aire existe y pesa? La existencia del aire es algo evidente cuando este fluye de un lugar a otro formando el viento, pero lo que es menos evidente es que esa cosa, sea lo que fuere, tiene un peso asociado y ocupa un lugar en el espacio. Existe una sutil diferencia entre darse cuenta de que el aire es una sustancia (en oposición a un vacío), establecer que tiene peso y luego intentar medir dicho valor.

Como en muchas preguntas básicas como esta, los griegos ya habían arrojado una respuesta, fue Empédocles (c. 490-430 aC) utilizando quizás uno de los primeros aparatos experimentales de la historia, una clepsidra. Una clepsidra es un contendor de agua con dos tipos de orificio, en un extremo una serie de orificios semejantes al de las duchas modernas con forma de pera, y del otro extremo un tubo abierto a la atmósfera (Georgakellos, 2019).

Figura 61. Una clepsidra (A) es en esencia una cabeza de ducha, pero sin una tubería de apoyo, para llenarla debes sumergir la cabeza en agua y poner tu dedo en el orificio (B), cuando se la retira del agua, esta retiene líquido siempre y cuando el orificio opuesto esté tapado (C). Si se retira el dedo, entonces el agua sale.

Si se sumerge una clepsidra, el agua ingresará, y si esta se retira, el agua saldrá por los múltiples orificios formando muchos chorros individuales, semejantes a las cabezas de un dragón de muchas cabezas, de allí que el aparato comparta el nombre la raíz de su nombre con la Hidra de Lerna. Lo interesante es que, si se pone el dedo en el tubo opuesto a la cabeza de la clepsidra, y se retira esta del pozo, no perderá agua de manera significativa, aunque los orificios pequeños estén abiertos, pero al momento de retirar el dedo, los orificios de la cabeza comenzarán a emitir sus chorros de agua.

Figura 62. Si el orificio superior está obstruido la única presión que se ejerce es sobre los orificios inferiores hacia arriba , lo cual evita que el agua se mueva, siempre y cuando la presión en cada orificio sea inferior a la presión que ejerce la atmósfera. Si el orificio superior se abre, la presión atmosférica ejercerá fuerza desde arriba y desde abajo cancelándose, y permitiendo el flujo de agua.

Sin embargo, si el extremo está cubierto con su dedo mientras se sumerge la cabeza en el pozo no entra agua por los huecos, ni sale aire tampoco, esto demostró que el aire y el agua son sustancias que pueden llenar un mismo espacio, pero no de manera simultánea, si una ingresa, la otra sale, por lo tanto, no puede entrar agua hasta que sale el aire, ergo el aire es una sustancia y no un espacio vacío.

Figura 63. Si se tapa el orificio superior antes de sumergirlo, este quedará saturado de aire que ocupa espacio, y por ende, no puede ser desplazado por el agua, siempre y cuando la columna de agua no genere una presión superior a la de la atmósfera.

Pesando globos inflados y la fuerza boyante

Ingenuamente se podría pensar que para demostrar que el aire pesa, un observador moderno solo tiene que tomar dos globos, uno colapsado, y otro inflado con el aire de sus pulmones, y luego pesarlos usando una balanza analítica. Pero la cosa es un poco más complicada que eso debido a la fuerza boyante. Para medir la masa debemos medir su peso, que es una fuerza resultante de la gravitación de la tierra sobre esa masa y hacer la conversión apropiada, pero eso solo funciona si la densidad del fluido que rodea al objeto a medir es despreciable con respecto al objeto medido, y si bien es evidente que los cuerpos sólidos son mucho más densos que el aire, un globo de aire tiene una densidad semejante, y por ende la fuerza boyante desviará los cálculos que se hagan de manera significativa.

Figura 64. Comparar el peso de globos inflados y desinflados es una estrategia para determinar que el aire tiene un peso asociado.

En el contexto griego la cosa era más difícil ya que un simple globo es una pieza de tecnología moderna, pero ellos ya intuían la posibilidad de medir la masa del aire ¿Cómo lo hicieron ellos? Aristóteles describe otro experimento, con una vejiga inflada, en el que se basó su creencia en el peso del aire en De Caelo [Sobre los cielos] Libro IV.4:

La tierra, entonces, y los cuerpos en los que predomina la tierra, deben tener peso en todas partes, mientras que el agua es pesada en cualquier lugar menos en la tierra, y el aire es pesado cuando no está en el agua o en la tierra. En su propio lugar, cada uno de estos cuerpos tiene peso excepto el fuego. , incluso aire. De esto tenemos evidencia en el hecho de que una vejiga cuando está inflada pesa más que cuando está vacía.”

El punto de vista de Aristóteles fue más o menos aceptado durante la Edad Media. Pero este podría haber sido un caso de creer lo correcto por las razones equivocadas, un ejemplo histórico de lo que ahora se llama el problema del conocimiento de Gettier. Galileo se mostró escéptico:

"Me inclino a creer que el aumento de peso observado en la botella de cuero o en la vejiga no se debe a la gravedad del aire, sino a los muchos vapores espesos mezclados con él en estas regiones inferiores. A esto atribuiría el aumento de peso en la botella de cuero ".

Como veremos más adelante el aire posee un contenido de agua llamado humedad, por lo que Galileo distingue la humedad que puede condensarse en un líquido del aire en si mismo que no se condensa. Esto aplica a nuestros pulmones, ya que el aire de los pulmones humanos se mezcla con agua en nuestro interior a través del moco y la sangre, por ende, el experimento con los globos tendría el mismo problema mencionado por Galileo, si lo inflamos con nuestros pulmones, lo que estaríamos introduciendo es aire húmedo desoxigenado. Adicionalmente existe otro problema con el experimento de los globos y es la boyancia o fuerza boyante.

Algunos de nosotros hemos tratado de sumergir una bola de playa en el agua y sentimos como el agua la empuja nuevamente hacia arriba. A esta fuerza se le llama Fuerza Boyante y todos los líquidos aplican esta fuerza a todo objeto que es sumergido en estos. La Fuerza Boyante existe porque la presión del fluido es más alta a mayor profundidad. El problema es que el aire también ejerce fuerza boyante sobre el globo inflado y por ende una balanza analítica es incapaz de registrar la ganancia en masa de aire real, más allá del vapor de agua que ingrese y se condense.

La solución a estos problemas escapó a los intentos de Galileo, posiblemente debido a que mucho de su tiempo estuvo enfrascado con su conflicto con la iglesia católica y las autoridades civiles sobre la posición de la Tierra y el Sol, por lo que la solución del peso del aire quedó en manos de su alumno, Evangelista Torricelli.

El barómetro de Torricelli

En el siglo XVII, muchos científicos y filósofos creían que la atmósfera no tenía peso. Evangelista Torricelli (1608-1647), estudiante de Galileo, demostró que esto era falso. Inventó el barómetro, que está hecho de un tubo de vidrio de más de 760 mm de largo que está cerrado en un extremo, completamente lleno de mercurio e invertido en un plato de mercurio. (Se debe tener cuidado de que no entre aire en el tubo, ni entrar en contacto con el mercurio porque es altamente tóxico).

Figura 65. El barómetro de mercurio.

Cuando el tubo se invierte en el plato, parte del mercurio sale del tubo, pero queda una columna de mercurio en el tubo. Torricelli argumentó que la superficie de mercurio en el plato experimenta toda la fuerza de la atmósfera terrestre, que empuja el mercurio hacia arriba por el tubo hasta que la presión ejercida por la columna de mercurio hacia abajo, debido a la gravedad, es igual a la presión atmosférica en la base del tubo. Por lo tanto, la altura, h, de la columna de mercurio es una medida de la presión atmosférica y cambia a medida que cambia la presión atmosférica.

Aunque la explicación de Torricelli encontró una feroz oposición, también tuvo partidarios. Blaise Pascal, por ejemplo, hizo que llevaran uno de los barómetros de Torricelli a la cima de una montaña y comparó su lectura allí con la lectura de un barómetro duplicado en la base de la montaña. A medida que se elevaba el barómetro, la altura de la columna de mercurio disminuía, como se esperaba, porque la cantidad de atmósfera que presionaba el mercurio en el plato disminuía a medida que el instrumento se elevaba. Estos y otros experimentos finalmente prevalecieron, y se aceptó la idea de que la atmósfera tiene peso, por ende, una masa, es decir el aire es un algo que existe una entidad física medible, aunque no podamos verla.

En la siguiente demostración veremos como el concepto de presión se deriva directamente de mediciones físicas empleando conceptos Newtonianos como fuerza y aceleración:

🔎 DEMOSTRACION Demuestre el funcionamiento de un Barómetro de Torricelli a partir de la ley de la conservación de la masa.

En la demostración anterior, por lo tanto, emergen ecuaciones clave del barómetro de Torricelli:

 Con las que podemos resolver problemas inversos.

Química la ciencia central 13

Muestra 10.01. Torricelli usó mercurio en su barómetro porque tiene una densidad muy alta, lo que permite hacer un barómetro más compacto que uno basado en un fluido menos denso. Calcule la densidad del mercurio, utilizando la observación de que la columna de mercurio tiene 760 mm de altura cuando la presión atmosférica es 1.01 x 105 Pa. Suponga que el tubo que contiene el mercurio es un cilindro con un área de sección transversal constante.

Muestra 10.01.1. ¿Cuál sería la altura de la columna si la presión externa fuera de 101 kPa y se usara agua (densidad = 1.00 g/cm3) en lugar de mercurio? (a) 0.0558 m, (b) 0.760 m, (c) 1.03 x 104 m, (d) 10.3 m, (e) 0.103 m.

Muestra 10.01.2. El galio se funde justo por encima de la temperatura ambiente y es líquido en un rango de temperatura muy amplio (30–2204 °C), lo que significa que sería un fluido adecuado para un barómetro de alta temperatura. Dada su densidad, (6.0 g/cm3), ¿cuál sería la altura de la columna si se usa galio como fluido barómetro y la presión externa es 9.5 x 104 Pa?

Ejercicio 10.17b. ¿Cuál es la presión, en atmósferas, sobre el cuerpo de un buzo si él o ella está a 39 pies por debajo de la superficie del agua cuando la presión atmosférica en la superficie es de 0.97 atm?

Ejercicio 10.18. El compuesto 1-yodododecano es un líquido no volátil con una densidad de 1.20 g/mL. La densidad del mercurio es 13.6 g/mL. ¿Qué predice para la altura de la columna de un barómetro basado en 1-yodododecano, cuando la presión atmosférica es de 749 torr?

El peso del aire

Aunque las ecuaciones anteriores aparentemente sólo nos permiten hallar la presión de mercurio y la presión de la atmósfera, como vimos en su proceso de demostración, estas presiones están vinculadas a las masas, lo anterior implica que la masa de la columna de mercurio debe ser necesariamente igual a la masa de la columna de aire que se encuentra enfrentándola en el punto de equilibrio, por ende, el peso del aire será igual al peso de esa columna de mercurio, pero a diferencia del aire, sí podemos pesar la columna de mercurio, siempre y cuando contemos con una medida del volumen que se encuentra al interior de la columna, empleando la definición de densidad.

El manómetro

El barómetro permite determinar el peso por unidad de área de toda la columna atmosférica sobre la que se encuentra el plato de mercurio, pero aún nos queda el problema de pesar una muestra de gas, como el aire, sin que la boyancia del resto de la atmosfera anule su peso. Para resolver esto se emplea un instrumento semejante al barómetro, denominado el manómetro.

Un manómetro es un dispositivo para medir presiones. Un manómetro simple común consiste en un tubo de vidrio en forma de U lleno de un poco de líquido. Normalmente, el líquido es mercurio debido a su alta densidad. Si ambos extremos del tubo están abiertos entonces la altura de ambas columnas es la misma, eso se debe a que la presión atmosférica está ejerciendo un impacto igual en ambos lados. Sin embargo, si la presión del gas en el tubo cerrado aumenta este puede empujar la columna opuesta, lo cual demostraría que la presión interna es superior a la presión atmosférica.

Figura 66. Modelos generales de manómetros simples.

Figura 67. Modelos generales de un manómetro ideal.

En 1661, el físico y astrónomo holandés Christian Huygens inventó el manómetro de tubo en U, que era una modificación del barómetro de Torricelli para determinar las diferencias de presión de gas. La idea se fundamenta en el hecho de que, si conocemos la presión de la atmosfera en un punto de equilibrio con la ayuda de dos columnas de mercurio, es posible determinar la presión del gas incógnita para que el punto de equilibrio se mantenga, en esencia es como si estuviéramos modelando una balanza, pero en lugar de que se conserve la masa, lo que se conserva es la presión. Idealmente una vez que se convierte la presión a peso empleando la mecánica newtoniana, es posible obtener una medida del peso de un gas que no esté afectada por la boyancia atmosférica como si sucede con el intento ingenuo de pesar dos globos de aire. El problema es que una vez que se tuvo este instrumento, se dieron cuenta que la altura de la columna podía variar en función de la temperatura, por lo que hallar la masa del gas sin que fuera afectado por la boyancia, seguía siendo un problema.

🔎 DEMOSTRACION. Demuestre el funcionamiento de un manómetro a partir del modelo matemático del barómetro de Torricelli.

En la demostración anterior, por lo tanto, emergen ecuaciones clave para el manómetro:

En ocasiones podemos tener situaciones especiales, por ejemplo.

🔎 DEMOSTRACION. Como calcular la altura del brazo abierto de un manómetro con la suma de alturas y la diferencia de alturas.

Con las que podemos resolver problemas inversos.

Química la ciencia central 13

Muestra 10.02. Cierto día, un barómetro de laboratorio indica que la presión atmosférica es de 764.7 torr. Se coloca una muestra de gas en un matraz unido a un manómetro de mercurio de extremo abierto y se usa una varilla de medición para medir la altura del mercurio en los dos brazos del tubo en U. La altura del mercurio en el brazo del extremo abierto es de 136.4 mm y la altura del brazo en contacto con el gas en el matraz es de 103.8 mm. ¿Cuál es la presión del gas en el matraz (a) en atmósferas, (b) en kilopascales?

Práctica 10.02.1. Si el gas dentro del matraz en el ejercicio anterior se enfría de modo que su presión se reduzca a un valor de 715.7 torr, ¿cuál será la altura del mercurio en el brazo abierto? (Sugerencia: la suma de las alturas en ambos brazos debe permanecer constante independientemente del cambio de presión). (a) 49.0 mm, (b) 95.6 mm, (c) 144.6 mm, (d) 120.1 mm.

Práctica 10.02.2. Si se aumentara la presión del gas dentro del matraz y la altura de la columna en el brazo de extremo abierto aumentara 5.0 mm, ¿cuál sería la nueva presión del gas en el matraz, en torr?

Ejercicio 10.17a.  ¿Qué altura en metros debe tener una columna de agua para ejercer una presión igual a la de una columna de mercurio de 760 mm? La densidad del agua es de 1.0 g/mL, mientras que la del mercurio es de 13.6 g/mL.

Ejercicio 10.23a. Si la presión atmosférica es de 0.995 atm, ¿cuál es la presión del gas encerrado si la diferencia de niveles de mer curio (h) es de 52 cm?

Ejercicio 10.23b. Si la presión atmosférica es de 0.995 atm, ¿cuál es la presión del gas encerrado si la diferencia de niveles de mer curio (h) es de 67 cm?

Ejercicio 10.23c. Si la presión atmosférica es de 0.995 atm, ¿cuál es la presión del gas encerrado si la diferencia de niveles de mer curio (h) es de 10.3 cm?

Ejercicio 10.24a. Un manómetro de extremo abierto que contiene mercurio está conectado a un recipiente de gas, como se muestra en el ejercicio de muestra 10.2. ¿Cuál es la presión del gas encerrado en torr en cada una de las siguientes situaciones? El mercurio en el brazo unido al gas es 15.4 mm más alto que en el abierto a la atmósfera; la presión atmosférica es de 0.985 atm.

Ejercicio 10.24b. Un manómetro de extremo abierto que contiene mercurio está conectado a un recipiente de gas, como se muestra en el ejercicio de muestra 10.2. ¿Cuál es la presión del gas encerrado en torr en cada una de las siguientes situaciones?  El mercurio en el brazo unido al gas es 12.3 mm más bajo que en el abierto a la atmósfera; la presión atmosférica es de 0.99 atm.

Hallar el peso del gas es un poco más complicado, ya que, a diferencia del barómetro, la medida de un manómetro no solo está condicionada por la presión de la atmósfera y la presión del gas en el contenedor, los científicos se dieron cuenta rápidamente que los cambios en la temperatura afectaban la dilatación del gas en el interior del recipiente, por lo que hallar el peso de un gas, sin que este se encuentre afectado por la fuerza boyante es algo un poco más complejo.

La presión de la atmósfera

La fórmula que usamos para modelar el barómetro de Torricelli nos permitiría, en el papel, calcular la densidad de la columna de aire, empleando la densidad conocida del mercurio, el problema es que esa densidad de aire sería en realidad la densidad promedio del aire en la columna sobre el barómetro, desde donde se mide hasta el final de la atmósfera.

Sin embargo, como cualquier montañista sabe, la densidad del aire y su contenido de oxígeno disminuyen rápidamente a medida que aumentamos la altitud. De hecho, en una gráfica de altitud contra presión atmosférica obtendremos que:

Figura 68. Altitud en función de la presión atmosférica.

La altitud se relaciona con la presión de la atmósfera por medio de una curva inversa, de forma tal que, a menor altitud, la presión de la atmósfera es mayor, y viceversa, en términos de un valor acumulativo que es superior a una línea recta, en otras palabras, la mayor parte de la atmósfera de la Tierra se encuentra cerca del nivel del mar, y esta disminuye rápidamente con solo elevarnos a una distancia relativamente baja, aunque la atmosfera como tal sea comparativamente más alta.

Figura 69. Aunque normalmente se nos dice que los gases se expanden homogéneamente en un contenedor, esto no es cierto para contenedores de alturas elevadas frente a una fuente de gravedad que atrae las partículas, la atmosfera por lo tanto es heterogénea en su distribución, siendo más densa en el nivel del mar.

Las personas, los cocos y las moléculas del aire experimentan una fuerza gravitacional atractiva que los empuja hacia el centro de la Tierra. Cuando un coco se suelta de un árbol, por ejemplo, esta fuerza hace que el coco se acelere hacia la Tierra, aumentando su velocidad a medida que su energía potencial se convierte en energía cinética.

Los átomos y moléculas de gas de la atmósfera también experimentan una aceleración gravitacional. Sin embargo, debido a que estas partículas tienen masas tan pequeñas, sus energías térmicas de movimiento (sus energías cinéticas) anulan las fuerzas gravitacionales parcialmente. Algunas partículas, las que acumulan más energía pueden vibrar a gran altitud sin que la aceleración gravitacional las afecte significativamente, pero aquellas moléculas que pierden calor o no se calientan caen hasta la superficie del mar.

Los datos que emergen de un barómetro nos permiten concluir que la mayoría de las moléculas de aire vibran con baja energía a nivel del mar, hasta que logran calentarse y elevarse, pero muy pocas lograran elevarse hasta llegar al límite superior de la atmósfera.

Definición moderna

Actualmente definimos la presión de un gas como la suma promedio de los choques de las partículas del gas contra las paredes de su contenedor. Cuando golpean las paredes de un contenedor, ejercen presión. Si calentamos el contenedor, las moléculas se mueven más rápido y se estrellan contra las paredes más a menudo y con mayor fuerza, lo que aumenta la presión. Las partículas de gas en el aire, principalmente oxígeno y nitrógeno, ejercen una presión sobre nosotros llamada presión atmosférica. A medida que vas a altitudes mayores, la presión atmosférica es menor porque hay menos partículas en el aire, lo cual incluye menos oxígeno, por lo que se hace más difícil respirar. 

Unidades

Las unidades de la variable presión son problemáticas debido a su gran diversidad, las unidades más comunes utilizadas para la medición de la presión del gas son la atmósfera (atm) y milímetros de mercurio (mmHg) al ser las primeras que empleó Torricelli. En el informe meteorológico de TV, es posible que escuches o veas la presión atmosférica en pulgadas de mercurio o kilopascales (kPa) en países distintos de los Estados Unidos. En un hospital, se puede usar la unidad torricelli (torr) o libras por pulgada cuadrada (psi).

Ejemplo. Convertir los siguientes datos de presión a atmósferas: 2.026 bar; 303 955 Pa; 1140 mmHg

 

Química de Chang 10

Ejemplo 5.1. La presión fuera de un avión a reacción que vuela a gran altura cae considerablemente por debajo de la presión atmosférica estándar. Por lo tanto, el aire dentro de la cabina debe estar presurizado para proteger a los pasajeros. ¿Cuál es la presión en atmósferas en la cabina si la lectura del barómetro es 688 mmHg?

Práctica 5.1. Convertir 749 mmHg a atmósferas

Ejemplo 5.2. La presión atmosférica en San Francisco en un día determinado fue de 732 mmHg. ¿Cuál fue la presión en kPa?

Práctica 5.2. Convertir 295 mmHg a kilopascales

Problema-5.13. Convierta 562 mmHg en atm

Problema-5.14. La presión atmosférica en la cima del monte McKinley es de 606 mmHg en un día determinado. ¿Cuál es la presión en atm y en kPa?

Química La ciencia Central 11

10.1.a. Convertir 0.357 atm a torr.

10.1.b. Convertir 6.6 x 10-2 torr en atm.

10.1.c. Convertir 147.2 kPa a Torr.

Práctica 10.01.  En países que utilizan el sistema métrico, como Canadá, la presión atmosférica en los informes meteorológicos se da en unidades de kPa. Convierta una presión de 745 Torr en kPa.

 Práctica 10.01b.  Una unidad inglesa de presión que a veces se usa en ingeniería es libras por pulgada cuadrada (lb/in2), o psi: 1 atm = 14.7 lb/in2. Si una presión se informa como 91.5 psi, exprese la medida en atmósfera.

Química La ciencia Central 13

Ejercicio 10.19a. La presión atmosférica típica en la cima del monte Everest (29 028 pies) es de aproximadamente 265 torr. Convierta esta presión a atm.

Ejercicio 10.19bc. La presión atmosférica típica en la cima del monte Everest (29 028 pies) es de aproximadamente 265 torr. Convierta esta presión a  mmHg y pascales

Ejercicio 10.19d. La presión atmosférica típica en la cima del monte Everest (29 028 pies) es de aproximadamente 265 torr. Convierta esta presión a bars

Ejercicio 10.19e. La presión atmosférica típica en la cima del monte Everest (29 028 pies) es de aproximadamente 265 torr. Convierta esta presión a psi

Ejercicio 10.20a. Convertir 0.912 atm a torr,

Ejercicio 10.20b. Convertir 0.685 bar a kilopascales

Ejercicio 10.20c. Convertir 655 mm Hg a atmósferas

Ejercicio 10.20d. Convertir 1.323 x 105 Pa a atmósfera

Ejercicio 10.21a. En los Estados Unidos, las presiones barométricas generalmente se expresan en pulgadas de mercurio (in. Hg). En un hermoso día de verano en Chicago, la presión barométrica es de 30.45 pulgadas Hg. Convierta esta presión a torr.

Ejercicio 10.21b. En los Estados Unidos, las presiones barométricas generalmente se expresan en pulgadas de mercurio (in. Hg). En un hermoso día de verano en Chicago, la presión barométrica es de 30.45 pulgadas Hg. Convierta esta presión a atm.

Ejercicio 10.22a. El huracán Wilma de 2005 es el huracán más intenso registrado en la cuenca del Atlántico, con una lectura de baja presión de 882 mbar (milibares). Convierta esta lectura en atmósferas.

Ejercicio 10.22b. El huracán Wilma de 2005 es el huracán más intenso registrado en la cuenca del Atlántico, con una lectura de baja presión de 882 mbar (milibares). Convierta esta lectura en torr.

Ejercicio 10.22c. El huracán Wilma de 2005 es el huracán más intenso registrado en la cuenca del Atlántico, con una lectura de baja presión de 882 mbar (milibares). Convierta esta lectura en pulgadas de Hg.

La presión sanguínea

La presión arterial se mide con un dispositivo llamado esfigmomanómetro (del griego sphygmos = “pulso”). Consiste en un manguito inflable para restringir el flujo sanguíneo, un manómetro para medir la presión y un método para determinar cuándo comienza el flujo sanguíneo y cuándo se impide. Desde su invención en 1881, ha sido un dispositivo médico esencial. Hay muchos tipos de esfigmomanómetros: manuales que requieren un estetoscopio y son utilizados por profesionales médicos; los de mercurio, usados ​​cuando se requiere la mayor precisión; mecánicos menos precisos; y digitales que se pueden utilizar con poca formación pero que tienen limitaciones. Cuando se usa un esfigmomanómetro, el manguito se coloca alrededor de la parte superior del brazo y se infla hasta que el flujo de sangre se bloquea por completo, luego se suelta lentamente. A medida que late el corazón, la sangre forzada a través de las arterias provoca un aumento de la presión. Este aumento de presión en el que comienza el flujo sanguíneo es la presión sistólica, la presión máxima en el ciclo cardíaco. Cuando la presión del manguito es igual a la presión sistólica arterial, la sangre fluye más allá del manguito, creando sonidos audibles que se pueden escuchar con un estetoscopio. A esto le sigue una disminución de la presión a medida que los ventrículos del corazón se preparan para otro latido. A medida que la presión del manguito continúa disminuyendo, eventualmente ya no se escucha el sonido; esta es la presión diastólica, la presión más baja (fase de reposo) en el ciclo cardíaco. Las unidades de presión arterial de un esfigmomanómetro están expresadas en milímetros de mercurio (mmHg).

La presión atmosférica a gran escala

A lo largo de los siglos, la gente ha observado las nubes, los vientos y las precipitaciones, tratando de discernir patrones y hacer predicciones: cuándo es mejor plantar y cosechar; si es seguro emprender un viaje por mar; y mucho más. Ahora enfrentamos desafíos complejos relacionados con el clima y la atmósfera que tendrán un gran impacto en nuestra civilización y el ecosistema. Varias disciplinas científicas diferentes utilizan principios químicos para ayudarnos a comprender mejor el tiempo, la atmósfera y el clima. Estos son la meteorología, la climatología y la ciencia atmosférica. La meteorología es el estudio de la atmósfera, los fenómenos atmosféricos y los efectos atmosféricos en el clima de la Tierra. Los meteorólogos buscan comprender y predecir el clima a corto plazo, lo que puede salvar vidas y beneficiar la economía. Los pronósticos meteorológicos son el resultado de miles de mediciones de presión atmosférica, temperatura y similares, que se compilan, modelan y analizan en centros meteorológicos de todo el mundo.

En cuanto al clima, los sistemas de baja presión ocurren cuando la presión atmosférica en la superficie de la tierra es más baja que la del entorno circundante: el aire húmedo se eleva y se condensa, produciendo nubes. El movimiento de la humedad y el aire dentro de varios frentes meteorológicos provoca la mayoría de los fenómenos meteorológicos.

Un frente de baja presión de humedad sobre el océano genera un efecto de esponja o jeringa sobre el agua, formando nubes a gran velocidad en un sistema cíclico que puede terminar en trombas marinas, tormentas o huracanes/tifones con un poder energético comparable únicamente al de las bombas nucleares.

 


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