Experimento de presión atmosférica

Introducción

¿Qué pesa el aire? Si miras hacia arriba, podrías pensar que no pesa nada, ver la vasta extensión del cielo y darte cuenta de que no estás siendo aplastado hasta la muerte. Sin embargo, el aire está hecho de moléculas, como dióxido de carbono, oxígeno, agua y gas nitrógeno. Todas estas moléculas tienen masa, a pesar de ser extremadamente pequeñas, por lo que el aire debe tener peso.

El peso del aire sobre nosotros se llama presión atmosférica , o cuántas moléculas de aire hay en un área específica. Cuando viaja alto, hay menos aire por encima de usted, por lo que la presión del aire disminuye. Esto significa que las moléculas de aire están más dispersas, por lo que es más difícil para los alpinistas serios respirar mientras ascienden a la cima.

Para obtener más información sobre la presión atmosférica, este artículo explica los efectos comunes, así como una descripción general: Presión atmosférica: definición y efectos.

Hoy no escalaremos ninguna montaña ni probaremos cómo la altura afecta la presión atmosférica. En cambio, investigaremos la relación entre temperatura y presión. Antes de empezar, piensa en qué tipo de aire tendrá mayor presión, ¿aire caliente o aire frío? ¿Por qué piensas eso?

Materiales

• 2 botellas de agua de plástico (con sus tapas)
• Agua corriente fría y caliente
• Refrigerador

Pasos

1. Quite las etiquetas de las botellas de agua para que pueda ver lo que sucede adentro.

2. Primero, abra una botella de plástico y llénela con el agua del grifo más fría que pueda.

3. Repita el paso 1 usando agua caliente del grifo en la otra botella de plástico.

4. Vuelva a colocar las tapas de ambas botellas. Agite cada botella hasta que el plástico tenga la misma temperatura que el agua.

5. Ahora, vacíe el agua y vuelva a sellar rápidamente cada botella.

6. Coloque ambas botellas en el frigorífico durante unos minutos.

7. Después de unos 5 minutos, revise sus botellas y anote cualquier observación.

Solución de problemas

Si sus botellas no tienen diferentes temperaturas, no verá ningún efecto. Asegúrese de que el agua caliente del grifo esté lo más caliente posible. Alternativamente, puede calentar agua en la estufa en un hervidor y luego verterla en la botella.

Preguntas de discusión

¿Qué pasó con cada botella cuando las colocaste en el refrigerador?

¿Fue apoyada su hipótesis? ¿Por qué o por qué no?

Cómo funciona

Para comprender por qué se aplastó la botella tibia, debemos revisar qué sucede con las moléculas a medida que cambia la temperatura. Cuando se calienta cualquier sustancia, las moléculas ganan energía y comienzan a moverse más rápidamente. Por lo tanto, las moléculas se separan. Dado que las moléculas se separan, empujan los lados de la botella, aumentando la presión.

Si desea saber más sobre cómo la temperatura afecta el movimiento molecular, lea esta lección ¿Qué es la temperatura? – Definición y Medida.

En temperaturas más cálidas, las moléculas se dispersan y la presión del aire aumenta.

En nuestro experimento, el agua caliente calentó el aire dentro de la botella de plástico. Las moléculas de aire se esparcieron y la presión del aire dentro de la botella aumentó. Ahora, en el aire frío, ocurre lo contrario. Las moléculas de aire pierden energía y se ralentizan, acercándose. Esto disminuye la presión del aire porque las moléculas de aire ocupan menos espacio.

Cuando pones la botella tibia dentro del refrigerador, el aire dentro de la botella comenzó a enfriarse. Las moléculas de aire se movieron juntas y se ralentizaron. Con menos presión dentro de la botella, el plástico colapsó, produciendo la botella aplastada que vio en el refrigerador.

A medida que la temperatura dentro de la botella disminuye, la presión también disminuye, lo que hace que la botella se pliegue sobre sí misma.

El aire dentro de la botella fría ya estaba frío, por lo que no hubo ningún efecto al ponerlo en el refrigerador frío. Si todavía está interesado en experimentar con la temperatura y la presión, consulte este experimento, Soda Can Crusher Lab.