Presión atmosférica

La presión atmosférica (o presión barométrica) es la presión que ejerce el peso del aire de la atmósfera terrestre sobre una determinada superficie.

Para hacer un cálculo aproximado del valor de la presión atmosférica a nivel del mar, podemos considerar que, en promedio, una superficie de 1 cm2 a nivel del mar tiene encima una masa de aire de valor m = 1.03 kg, cuyo peso es 10.1 N (ver figura).

Por tanto, utilizando la definición de presión:

Medidas más precisas de la presión atmosférica dan un valor:

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Antes de la generalización del uso de las unidades del Sistema Internacional, se tomó como unidad de medida de la presión la atmósfera (atm), que es el valor de la presión atmosférica a nivel del mar. Por tanto:

Cuando ascendemos por ejemplo por una montaña, la masa de aire que tenemos encima disminuye. Por tanto, la presión atmosférica disminuye con la altitud. Para calcular dicha variación, podemos suponer que nos encontramos en condiciones hidrostáticas (la circulación de la atmósfera no es relevante en este cálculo). Por tanto, podemos partir de la expresión diferencial de la presión en función de la coordenada vertical e integrarla.

Para ello supondremos que la atmósfera es un gas obedece la ecuación de estado de un gas ideal:

Normalmente, al calcular la presión atmosférica en función de la altitud, se toma como referencia la presión a nivel del mar p0. Llamaremos ρ0 a la densidad de la atmósfera a nivel del mar.

Aplicando la ecuación de estado de un gas ideal a los dos estados, el de referencia a nivel del mar y otro a una altitud cualquiera h:

Y despejando RT de ambas ecuaciones e igualando:

Y sustituyendo en la expresión diferencial de la presión en función de la coordenada vertical e integrando:

Y finalmente despejando la presión en función de la altitud h:

En la gráfica inferior se ha representado gráficamente el modelo anterior, suponiendo una temperatura de la atmósfera constante t = 150C y una humedad relativa del 0%. En esas condiciones, y sabiendo que la presión atmosférica a nivel del mar es  p0 = 101 325 Pa, la densidad del aire es ρ0 = 1.225 kg/m3.

La presión atmosférica puede medirse mediante un dispositivo que se denomina barómetro de mercurio. Consiste en un tubo de vidrio, cerrado por su extremo superior, que se introduce en un recipiente lleno de mercurio.

La altura de mercurio en el tubo es tal que su peso equilibra la presión atmosférica. Cuando se coloca el termómetro a nivel del mar, el mercurio ha ascendido una altura h = 760 mm. Por eso antiguamente se medía la presión en milímetros de mercurio.

Si el barómetro se coloca a mayor altitud, el mercurio descenderá.

La página Presión atmosférica ha sido originalmente publicada en YouPhysics