PRESIÓN ATMOSFÉRICA
Fernando M. Toribio Román
La Presión Atmosférica
El aire, como cualquier
otro elemento de la
Naturaleza pesa,
aunque nosotros no lo
sintamos. El peso que
ejerce, entonces, el aire
sobre la superficie de la
Tierra es lo que
conocemos como
Presión Atmosférica.
Fernando M.Toribio Román
PRESIÓN ATMOSFÉRICA
La presión atmosférica es la
fuerza que el peso de la columna
de atmósfera por encima del punto
de medición ejerce por unidad de
área.
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Presión
Mundo Microscópico: P = F/A = (2/3)*(N/V)*(½mv2)
Mundo macroscópico P = F/A….F ejercida por el fluido
La presión dentro de un fluido la continuamos definiendo como la fuerza por
unidad de área que ejerce el fluido sobre una pared (real o virtual). La podemos
medir con un manómetro
Fuerza Deformación
Presión = F / A
1 Pascal = 1 Newton / m2
1 hPa = 100 Pa
1 hPa = 1 milibar
Podemos pasear nuestro manómetro por el fluido, con lo cual obtendremos la
distribución de presiones: P = P (x,y,z).
Vacio
FA
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Mundo macroscópico: Equilibrio Hidrostático
Una observación importante es que en un punto fijo, la presión es
independiente de la orientación del manómetro.
Además, aplicando la segunda ley de Newton a un cierto volumen de aire de
densidad (=M/V) en reposo obtenemos la ecuación de balance hidrostático:
P = P(inferior) – P(superior) = *g*H
Es decir, la presión siempre aumenta hacia abajo, y el aumento de
presión es proporcional a la densidad del fluido y el espesor de la capa.
Fs = A*p(sup)
Fi = A*p(inf)
W = g**VH
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Mundo macroscópico: Presión atmosférica (barométrica)
En el caso de la atmósfera, la condición en el tope es P(superior) = 0
Entonces, la presión atmosférica a una altura z sobre el nivel del mar es:
P(z) = g**H = g**H*1*1 = g**Vol = g*Masa
P(z) = Peso columna de aire por encima del nivel z
Tope: p=0
H
z
P(z)
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Mundo macroscópico: Presión atmosférica (barométrica)
P(z) = Peso columna de aire por encima del nivel z
Entonces la presión atmosférica siempre disminuye con la altura (sobre
la superficie) y puede ser empleada como una coordenada vertical.
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Nivel Presión Masa sobre nivel Masa bajo nivel Observacionenes
[km] [hPa] [kg] [%] [kg] [%]
0 1013 Superficie del mar
5 500 Mo. Aconcagua
12 200 Tropopausa
30 15 Max. Ozono
50 1 Estratopausa
80 1e-2 Termopausa
120 1e-5 Homopausa
Completar la tabla siguiente....
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Barómetro Aneroide
(presión atmosférica comprime un
recipiente flexible con vacio en su
interior)
Barómetro de Mercurio
¿Porque 1013 hPa = 76 cm Hg?
¿Porque no son de H2O?
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TIPOS DE BARÓMETROS:
Barómetro de mercurio
Fue inventado por Torricelli en 1643. Un barómetro de mercurio está formado por un tubo de vidrio de unos 850 mm de altura, cerrado por el extremo superior y abierto por el inferior. El tubo se llena de mercurio, se invierte y se coloca el extremo abierto en un recipiente lleno del mismo líquido. 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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Barómetro aneroide
Es un barómetro que no utiliza mercurio. Indica las variaciones de presión atmosférica por las deformaciones más o menos grandes que aquélla hace experimentar a una caja metálica de paredes muy elásticas en cuyo interior se ha hecho el vacío más absoluto. Se gradúa por comparación con un barómetro de mercurio pero sus indicaciones son cada vez más inexactas por causa de la variación de la elasticidad del resorte plástico. Fue inventado por Lucien Vidie en 1843.3 y es mas grande
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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.
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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.
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ALTITUD Y PRESIÓN
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PRESIÓN: DEFINICIÓN FÍSICA
En física la presión está definida como al cociente entre la acción de una fuerza sobre la unidad de superficie.
P = F/S
Por lo tanto, la presión atmosférica es numéricamente igual al peso de una columna de aire que tiene como base la unidad de superficie y como altura la de la atmósfera.
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UNIDAD DE PRESION:
Desde el punto de vista histórico, la primera unidad empleada para medir la presión atmosférica fue el "milímetro de mercurio" (mm Hg), en razón de la conocida capacidad de una columna de mercurio, de unos 760 mm, consistente en lograr equilibrar la referida presión.
Dicha propiedad era muy utilizada en la construcción de los primeros barómetros, de modo que el mm Hg resultaba una unidad de medida sumamente intuitiva.
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BARÓMETRO DE TORRICELLI:
Sin embargo, el barómetro de Torricelli no siempre medía el mismo valor de presión atmosférica. Cuando el tiempo estaba lluvioso, detectaba que la columna de mercurio se situaba por debajo de los 760 mm. Cuando el tiempo estaba soleado, la columna subía por encima de ese nivel.
De estas variaciones, dedujo que el tiempo inestable llevaba asociada una disminución de la presión atmosférica, y que el tiempo estable llevaba asociada una subida de la misma.
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En la industria también ha sido usada la "atmósfera técnica" (at), definida como la presión debida a la acción de un kilogramo fuerza (kgf) sobre una superficie de un centímetro cuadrado.
Recordemos que 1 kgf corresponde a la fuerza de gravedad actuando sobre una masa de 1 kg, es decir, aproximadamente 9,81 newtons (N).
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Posteriormente, se generalizó el empleo del sistema CGS, basado en el centímetro, el gramo y el segundo. Por tal motivo, la elección lógica era la "baria", correspondiente a una fuerza de una dina actuando sobre una superficie de un centímetro cuadrado.
Sin embargo, como la baria resultaba demasiado pequeña para los fines prácticos, se decidió adoptar una unidad un millón de veces mayor: el "bar" (1 bar = 1.000.000 barias). En el campo específico de la meteorología, se hizo común el uso de la milésima de bar, el "milibar" (mb).
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En la actualidad, la comunidad científica
internacional ha adoptado el Sistema
Internacional (SI), cuyas unidades
fundamentales son el metro, el
kilogramo y el segundo. Para este
sistema la unidad de presión es el
newton por metro cuadrado,
denominado "pascal" (PA).
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Tanto la Organización Meteorológica
Mundial (1982) como la Organización de
Aviación Civil Internacional (1985) han
abandonado ya, definitivamente, el uso
del milibar, adoptando en su lugar el
hectopascal como unidad de base para
la medida de la presión atmosférica.
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EQUIVALENCIA DE UNIDADES:
La unidad de medición es el hectoPascal (hPa) que
corresponde a una fuerza de 100 Newton sobre un metro
cuadrado de superficie.
1 hPa = 1 mb (milibar)
760 mmHg = 1013.25 mb
A condiciones ideales:
El peso de una columna de aire al nivel del mar, a la temperatura
de 0ºC y a la gravedad existente a 45º de latitud, esta equilibrado
por el peso de una columna de mercurio de 760 mm de longitud.
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La presión atmosférica depende de la ALTITUD, de la
TEMPERATURA y de las CORRIENTES DE AIRE.
A mayor altitud, menor
presión atmosférica
A mayor temperatura, menor
presión atmosférica
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Presión atmosférica: partículas
de gases
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
Image from the University of Illinois WW2010 PROJECT
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Presión atmosférica
Al subir, disminuye la columna de aire sobre tí.
Menos aire, menos masa, menos fuerza, menos presión.
La presión atmosférica se
reduce con la altura.
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INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
DE LA PRESIÓN:
El barómetro de mercurio es un
instrumento utilizado para medir la
presión atmosférica. La palabra
barómetro viene del Griego donde:
Báros = Presión y Métron = Medida
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INSTRUMENTO PARA MEDIR PRESIÓN ATMOSFÉRICA
BAROMETRO DE MERCURIO
BAROMETRO
ANEROIDE
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¿Cómo medimos la 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
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VARIACIÓN DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA
CON LA ALTITUD: decrece aproximadamente 1 mm por cada 11 m.
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EFECTOS FISIOLÓGICOS
•La baja presión hace que disminuya la cantidad de
oxígeno que entra en la sangre a través de los pulmones.
•En altitudes entre 3000 y 4000 metros puede producirse
la enfermedad de montaña o de altura caracterizada por
dolor de cabeza, hemorragias nasales y náuseas, así como
dificultad para respirar.
•Los aviones comerciales que vuelan a más de 8000
metros tienen cabinas presurizadas a 850 mb que equivale
a una altitud aproximada de 1500 m.
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VARIACIÓN CON LA TEMPERATURA
La variación de la presión con la temperatura, se observa
en el transcurso del día y en el transcurso del año, con el
cambio de las estaciones, y da lugar a oscilaciones
barométricas diarias y anuales.
Durante el día presenta:
• Dos máximas a las 10 a.m. y 10 p.m.
• Dos mínimas a las 4 a.m. y 4 p.m.
• A la variación diurna de la presión se le da el nombre de
marea barométrica.
• La amplitud de la marea barométrica es mayor en las
zonas tropicales y menor en las altas latitudes.
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• La oscilación anual de la presión es insignificante
en el Ecuador y aumenta hacia las altas latitudes.
• La oscilación anual es mayor en los océanos que en
los continentes.
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Barógrafo: sirve para registrar en forma continua la presión
atmosférica.
Su importancia esta porque permite conocer la “tendencia
barométrica”; es decir la variación de la presión en las últimas tres
horas; dato que sirve para pronosticar el tiempo.
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Sistemas de presiónISOBARAS: son líneas que unen puntos de igual presión atmosférica
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Factores que hacen
variar la presión
atmosférica
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Altura: a mayor altura existe una menor presión.
Esto se explica porque a mayor altura, existe una
cantidad inferior de moléculas, es decir, el aire es
menos denso. Por esta menor densidad, el peso
del aire es menor, por lo tanto, allí la atmósfera
ejerce menor presión.
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Temperatura: cada vez que las masas de aire se
calientan por un aumento de la temperatura, se
hacen menos densas y esto determina que el
aire ascienda, provocando una disminución en
la presión atmosférica. Este fenómeno provoca
zonas de la atmósfera con mayor presión y otras
de menor, generándose movimientos de aire, es
decir, los vientos
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La humedad: en lugares donde
hay mayor humedad, hay menor
presión y viceversa, si hay menor
humedad, mayor presión
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VARIACION DE LA PRESION CON
LA ALTURA:
A medida que uno asciende la presión
atmosférica decrece. En capas bajas
cerca de la superficie la disminución de
la presión con la altura es de
aproximadamente 1hPa cada 8m. Esta
relación va disminuyendo a medida que
la altura aumenta
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En cualquier caso, para poder comparar
todos los valores de presión registrados
en distintos puntos del mundo y extraer
conclusiones respecto a las condiciones
atmosféricas, las mediciones directas
deben corregirse, al menos respecto a la
altitud.
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Nuevamente, la Organización
Meteorológica Mundial establece las
pautas para que todas las medidas
registradas en distintos lugares del
mundo se efectúen del mismo modo, y,
por tanto, puedan ser comparables.
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HELADAS:
La helada es un fenómeno climático que consiste en
un descenso de la temperatura ambiente a niveles
inferiores al punto de congelación del agua y hace que
el agua o el vapor que está en el aire se congele
depositándose en forma de hielo en las superficies.
Más precisamente, la Organización Meteorológica
Mundial habla de helada en el suelo, en referencia a
diversos tipos de cobertura de hielo sobre el suelo,
producidas por la deposición directa del vapor de
agua.
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TIPOS:
Helada por radiación (hielo)
La helada por radiación se debe a un enfriamiento progresivo e
intenso del suelo, por radiación de su calor en las noches de
cielo despejado y limpio. La humedad atmosférica, que puede ser
relativamente cálida y seca, se condensa sobre las superficies
sólidas en forma de rocío o congelándose, si aquéllas se hallan a
menos de 0 °C.
Este tipo es frecuente en tierras templadas y subtropicales. Se
conoce normalmente como escarcha.
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Helada por advección
La helada por advección es ocasionada por la
invasión de una corriente o masa de aire frío
con temperatura inferior a 0 °C. La acción del
aire frío, generalmente procedente de las
regiones polares, puede ser continua y durar
por varios días.
Este tipo es frecuente en tierras norteñas.
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Helada por evaporación
La helada por evaporación es debida al transporte de aire
húmedo sobre una superficie cuya temperatura está a 0 °C o aún
menos. Es un tipo bastante raro de helada.
Se conocen en los cultivos dos tipos de heladas:
Helada negra: se efectúa un enfriamiento general en la atmósfera
que ataca, por su amplitud de acción, hasta especies vegetales
"resistentes", como parrales, es por ello que el humus y el riego
que se pone en práctica, desde la madrugada puede dar buenos
resultados para combatirla.
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Helada blanca: dado el estado de floración de la planta se
impone introducir una buena poda, o conviene que el agricultor
practique dentro de cuatro a ocho días y no postergarla más allá
de veinte, de modo que se desarrollen las yemas latentes que
existan en los brazos y los troncos, esta labor debe ser ayudada
por el riego inmediato y trabajos superficiales que al mantener
mullido el terreno impidan la pérdida de humedad, el desarrollo
de malas hierbas y la producción de costra. Además la aplicación
de nitratos reforman el sistema vegetativo tan dañado. Conviene
también la aplicación de caloríficos distribuidos en forma
adecuada alimentados con petróleos, aplicados con frecuencia
en la región.
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ALGUNOS MECANISMOS
FRENTE A LAS HELADAS:
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Elementos meteorólogicos que afectan
la formación de heladas
Los principales elementos del tiempo
que influyen en la formación de las
heladas son el viento, la nubosidad, la
humedad atmosférica y la radiación
solar.
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DAÑOS POR HELADAS:
Los daños por bajas temperaturas (e.g.
frío y congelación) pueden producirse en
todas las plantas, pero los mecanismos
y la tipología del daño varían
considerablemente.
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Algunos cultivos frutales, hortícolas y
ornamentales de origen tropical experimentan
daños fisiológicos cuando están sometidos a
temperaturas por debajo de +12,5 °C,
bastante por encima de las temperaturas de
congelación.
Sin embargo, el daño por encima de 0 °C es
más por enfriamiento que por helada.
Ésta ocurre en todas las plantas debido a la
formación de hielo.
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Las especies o las variedades de cultivos exhiben
distintos daños por heladas a la misma temperatura y
en el mismo estadio fenológico, dependiendo de las
condiciones meteorológicas previas.
Su adaptación a las temperaturas frías antes de una
helada nocturna se denomina “endurecimiento”.
Durante los periodos fríos, las plantas tienden a
endurecerse contra el daño por congelación, y pierden
el endurecimiento después de un período de
calentamiento.
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El daño por heladas ocurre cuando se
forma hielo dentro del tejido de las
plantas, dañando sus células.
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EL DAÑO CELULAR
El daño directo por helada ocurre cuando se forman
cristales de hielo dentro del protoplasma de las
células (congelación o helada intracelular), mientras
que el daño indirecto puede ocurrir cuando se forma
hielo dentro de las plantas pero fuera de las células
(i.e. congelación o helada extracelular).
Lo que realmente daña las plantas no son las
temperaturas frías sino la formación de hielo
(Westwood, 1978).
Se cree que la formación de hielo intracelular causa
una “ruptura mecánica de la estructura protoplásmica”
(Levitt, 1980).
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TIPOS DE DAÑO Y
TEMPERATURAS CRÍTICAS
Hay muchos estudios sobre
temperaturas dañinas críticas (Tc) para
una variedad de cultivos.
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Medidas de protección
contra las heladas
A lo largo de la historia del planeta, los seres
humanos han luchado contra las inclemencias del
tiempo, hasta el grado de lograr una adaptación a los
distintos climas; tal es el caso de los esquimales.
Ellos se protegen contra el frío al mantener una
distribución equilibrada de grasa subcutánea y esta es
una ventaja fisiológica, además de su constitución
fornida.
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