PRESIÓN Y TEMPERATURA

Experimento de Torricelli para medir la presión atmosférica

Torricelli  fue el primero en medir la presión atmosférica. Para ello empleó un tubo de 1 m de longitud, abierto por un extremo, y lo llenó de mercurio. Dispuso una cubeta, también con mercurio y volcó cuidadosamente el tubo introduciendo el extremo abierto en el líquido, hasta colocarlo verticalmente. Comprobó que el mercurio bajó hasta una altura de 760 mm sobre el líquido de la cubeta. Puesto que el experimento se hizo al nivel del mar, decimos que la presión atmosférica normal es de 760 mm de Hg. Esta unidad se llama atmósferaLa explicación de este resultado es que la atmósfera ejerce una presión que impide que todo el mercurio salga del tubo. Cuando la presión atmosférica iguala a la presión ejercida por la columna de mercurio, el mercurio ya no puede salir por el tubo.

LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Al succionar, desaparece el aire del interior de la pajita y, con ello, la presión que ejerce.

La presión atmosférica sobre la superficie del refresco hace que el líquido suba por el interior de la pajita.

La presión atmosférica impide que se caiga el papel y, en consecuencia, el agua.

La atmósfera ejerce una presión igual a la que ejerce una columna de mercurio de 76 cm de alto.

Presión atmosférica

Presión atmosférica

76 cm

Presión atmosférica

El aire está formado por partículas de gases (nitrógeno, oxígeno, argón, vapor de agua, etc.).

Por su masa, el aire es atraido por la gravedad

Presión atmosférica: peso (fuerza) del aire presionando en una unidad de área en el suelo

Image from the University of Illinois WW2010 PROJECT

Presión atmosférica

• Al subir, disminuye la columna de aire sobre tí.

• Menos aire, menos masa, menos fuerza, menos presión.

Se reduce con la alturaE

leva

tion

Pre

ssu

re (

mil

lib

ars)

Image from the University of Illinois WW2010 PROJECT

• Es el peso que ejerce la atmósfera en un punto determinado de la superfície de la Tierra y, por tanto, es debida a la fuerza de la gravedad.

• La atmósfera nos comprime 1kg/cm2 (15.000 kg/persona), ¿por que esta presión no nos afecta? Porque los líquidos de nuestro cuerpo están a la misma presión

• 101.000 Pa = 1 atm = 760 mmHg = 1010 mb

Presión atmosférica

• Medida en milibares• 1 milibar = 1 hectopascal • Mediciones en: milibares o

hectopascales• Un barómetro mide la

presión atmosférica

barómetro anaeroide

Barómeto anaeroide:

Contiene un recinto de aire expandible, que varía su tamaño con la presión atmosférica.

Una aguja móvil permite conocer las variaciones

Valores

• Estándar a nivel del mar: 1013 mb– 960 mb típico en condiciones de

tormenta– 1050 mb típico en situaciones extremas

de alta presión

• Disminuye unos 10 mb por cada100 metros de altitud– Por ej. a 1000 metros sobre el nivel del

mar, el rango normal es 860 a 950 mb

•La presión atmósferica se mide en hectopascales (hPa) – anteriormente milibares (mbar) o milímetros de mercurio (mm Hg)-.

• A nivel del mar la presión es de 1.013 hPa o 760 mm Hg.

• En los mapas meteorològicos (del tiempo) la presión se representa con línias curvas llamadas isobaras, que unen puntos que se encuentran a la misma presión.

• Estas líneas se representan cada 4 hPa.

Baròmetre

Mapa de isòbaras

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La presencia de aire nos es tan familiar que, si no está en movimiento muchas veces nos olvidamos de que existe. Así, si una botella o un vaso no contiene un líquido decimos que “están vacíos”

Presión atmosférica

Actividad nº 1

¿Pesa el aire?

Diseña una experiencia para demostrar que el aire pesa

¿Por qué decimos que una botella que no contiene líquido esta vacía?

¿Qué entiendes cuando te dicen que un alimentos está envasado en el vacío?

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El peso que el aire ejerce sobre cualquier superficie se llama presión atmosférica

Presión atmosférica

Para medir la presión atmosférica se utiliza una unidad llamada atmósfera (atm). Equivalente a 760 mm de mercurio

Otra unidad muy utilizada en meteorología son los milibares (mb)

1 atm = 1013 mb

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El peso del aire y por tanto la presión atmosférica depende de la temperatura a que se encuentra. El aire caliente pesa menos y se eleva originando una zona de baja presión llamada depresión o borrasca, por el contrario el aire frío pesa más y desciende y origina una zona de alta presión o anticiclón.

Recordando lo dicho anteriormente sobre el origen de la presión atmosférica, explica brevemente por qué la presión es menor en la cima de las montañas que a nivel del mar.

La presión atmosférica no es igual en toda la superficie terrestre, dos factores altitud y temperatura del aire la hacen variar.

Actividad nº 2

Actividad nº 3

Estos dibujos representan un anticiclón y una borrasca. Identifícalos

Presión atmosférica

TEMPERATURA

Y

CALOR

CALOR, TEMPERATURA Y EQUILIBRIO TÉRMICO

Calor y temperatura son conceptos diferente. El calor es energía en movimiento, es decir energía térmica transferida de un sistema que está a mayor temperatura, a otro que está a menor.La temperatura es la magnitud física que mide la cantidad de energía térmica que tiene un cuerpo o un sistema.

Las moléculas que forman todos los cuerpos están siempre en movimiento. La temperatura nos informa del grado de agitación de las partículas de un cuerpo y equivale al valor promedio de la energía de todas sus partículas.

La unidad de temperatura en el S.I. es el grado Kelvin (K) de la escala absoluta. Pero la escala que se utiliza normalmente es la escala Centígrada, en la que la unidad es el grado centígrado. El calor como hemos estudiado el calor es el transito de energía entre dos sistemas en desequilibrio térmico. El de mayor temperatura cede energía al otro. Por tanto, el calor es energía en transito y se mide en julios.La temperatura no es energía; expresa el estado de agitación molecular de un cuerpo y se mide en kelvin, o en grados centígrados.

El calor y la temperatura son dos magnitudes distintas.

• La temperatura y el calor están muy ligados, pero no son lo mismo. Cuando tocamos un cuerpo lo podemos sentir caliente o frío según la temperatura que tenga, así como su capacidad para conducir el calor. Es por ello que, si coloca sobre una mesa un bloque de madera y una placa de metal, al tocar la placa de metal la siente más fría porque conduce mejor el calor de su cuerpo que la madera, no obstante, los dos tienen la misma temperatura.

• Cuando dos cuerpos, que se encuentran a distinta temperatura, se ponen en contacto, se produce una transferencia de energía, en forma de calor, desde el cuerpo caliente al frío, esto ocurre hasta que las temperaturas de ambos cuerpos se igualan. En este sentido, la temperatura es un indicador de la dirección que toma la energía en su tránsito de unos cuerpos a otros.

Aumento de temperatura

T = 0 K T = 300 K T = 1000 K

Cuanto más rápido se mueven las partículas del gas, mayor es la temperatura.

EL CERO ABSOLUTO:

-273, 15 ºC

Aumento de la velocidad de las partículas

• Se denomina calor, a la transferencia de energía de una parte a otra de un cuerpo o entre distintos cuerpos que se encuentran a diferente temperatura. El calor es energía en tránsito y siempre fluye de cuerpos de mayor temperatura a los de menor temperatura.

• Al suministrar calor a un cuerpo o sustancia, se provoca un aumento en la energía de agitación de sus moléculas, se produce entonces un incremento en la energía interna, y por consiguiente, un aumento en la temperatura.

• La medidaEl instrumento utilizado habitualmente para medir la temperatura es el termómetro. Los termómetros de líquido encerrado en vidrio son los más populares; se basan en la propiedad que tiene el mercurio, y otras sustancias (alcohol coloreado, etc.), de dilatarse cuando aumenta la temperatura. El líquido se aloja en una burbuja -bulbo- conectada a un capilar (tubo muy fino). Cuando la temperatura aumenta, el líquido se expande por el capilar, así, pequeñas variaciones de su volumen resultan claramente visibles.

• EscalasActualmente se utilizan tres escalas para medir al temperatura, la escala Celsius es la que todos estamos acostumbrados a usar, la Fahrenheit se usa en los países anglosajones y la escala Kelvin de uso científico.

• Todas las escalas termométricas atribuyen un valor arbitrario a ciertos puntos fijos, dividiendo las escalas en un número de divisiones iguales.

Escalas termométricas

Celsius o Centígrada Kelvin o Absoluta Fahrenheit

Escala Celsius

Asigna como valores fijos el 0 ºC (punto de fusión del agua) y el 100 ºC (punto de ebullición del agua). El intervalo 0 – 100 lo divide en 100 partes iguales.

Escala Kelvin

Asigna como valores fijos el 0 ºK (Cero Absoluto) y el 273 ºK (punto de fusión del agua). Las divisiones son iguales que en la escala Celsius. La relación con la escala Celsius es : ºtK = ºtC + 273

Escala Fahrenheit : Asigna como valores fijos el 32 ºF (punto de fusión del agua) y el 212 ºF (punto de ebullición del agua). El intervalo entre ambas temperaturas se divide en 180 partes iguales. La relación con la escala Celsius es :

ºt C ºt F - 32 ------ = ----------- 5 9

ESCALAS TERMOMÉTRICAS

PROPAGACION DEL CALOR

• El calor se propaga por conducción, por convección y por radiación.• La conducción del calor se produce preferentemente cuando la energía se

transmite a través de cuerpos sólidos. Por ejemplo, al calentar el extremo de una varilla metálica, las partículas se agitan mas y transmiten esas vibraciones a las partículas que tienen a su lado, y la temperatura va aumentando hacia el otro extremo.

• Unas sustancias conducen el calor mejor que otras, esto permite clasificarlas en conductoras y aislantes del calor. Por ejemplo, los metales son muy buenos conductores del calor, sin embargo la madera, el plástico o el aire no son buenos conductores, son aislantes.

• La convección del calor se produce en los líquidos y en los gases porque sus moléculas se mueven con cierta libertad. La zona que se calienta, se dilata y al adquirir menor densidad asciende. Su lugar es ocupado por las partículas de las zonas mas frías. Así se producen unas corrientes de gas o de líquido que ascienden y otras bajan, son las corrientes de convección, importantes para explicar los fenómenos atmosféricos, como calienta la calefacción el interior de una vivienda, las corrientes marinas, como se calienta en la cocina el líquido de un recipiente, etc…

• La radiación del calor la producen todos los cuerpos por el hecho de tener temperatura, y es mayor cuanto mas temperatura tiene el cuerpo. El calor se propaga igual que la luz, las ondas de radio y de TV, las microondas, etc., se puede propagar incluso por el vacío, como ocurre en el Universo, con el calor que irradian las estrellas.

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La

temperatura

1. ¿Qué nos mide la temperatura? ¿Cómo se mide? ¿Qué aparato se utiliza para medirla?

2. ¿Qué indican la temperatura media, máxima y mínima?

3. ¿Qué son las isotermas?

4. ¿Qué ciudad española tiene la temperatura media más alta? ¿Cuál tiene la más baja?

Actividad nº 4