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Presión: definición, unidades y conversiones

Publicado el 7 septiembre, 2020

Introducción: Presión

Johnny Dalton y su familia acaban de llegar a Ideal Island, donde todas las partículas de gas se comportan de manera ideal. Se mueven rápida y aleatoriamente, no interactúan entre sí, tienen colisiones elásticas (lo que significa que no pierden energía cuando chocan) y son partículas puntuales (lo que significa que las partículas individuales no tienen volumen).

Al igual que cuando viajas a un país extranjero y tienes que usar una moneda diferente o diferentes unidades para medir cosas, Johnny debe usar diferentes unidades en Ideal Island. Hoy vamos a discutir la presión y las unidades de presión que se utilizan aquí en la isla.

Quiero que piense en la última vez que midió la presión de algo. Puede haber sido la presión del aire en los neumáticos de su automóvil. ¿Recuerdas lo que era? El aire en los neumáticos de mi coche es de 32 psi. Psi representa las libras por pulgada cuadrada, que es una unidad común para la presión. Veamos un poco más de cerca las ‘libras por pulgada cuadrada’. ¿Qué mide una libra? Si dijo peso, tiene razón. El peso es solo la fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto; lo medimos en libras. Ahora, la pulgada cuadrada es solo un área. Si juntamos las dos partes de ‘psi’ obtenemos la definición de presión : la fuerza por unidad de área.


La presión en un neumático es causada por las moléculas de aire que golpean los lados del neumático.
Moléculas de forma de presión en neumáticos

Entonces, ahora sabemos qué es la presión, pero ¿qué la causa en nuestros neumáticos? Para responder a esto, quiero que imagines las partículas de gas volando dentro de los neumáticos de tu auto. Están allí volando uno al lado del otro, golpeándose entre sí y golpeando las paredes de los neumáticos. La presión proviene de cada vez que golpean las paredes internas del contenedor (o, en este caso, serían los neumáticos). Cuantas más veces golpean las paredes interiores, mayor es la presión en los neumáticos. Entonces, si sigue agregando aire a las llantas, aumentará la cantidad de partículas que golpean las paredes internas de las llantas y aumentará la presión.

Atmósferas

Volvamos a la unidad que usamos para representar la presión: psi. Esta es una de las muchas unidades diferentes que se pueden usar para medir la presión, y probablemente sea la que más usa a diario en los Estados Unidos. Pero, en Ideal Island, se utilizan diferentes unidades, por lo que es importante saber cuáles son y cómo convertirlas. En la isla, las unidades de presión más comunes que se utilizan son atmósferas (atm) y milímetros de mercurio (mmHg) . 1 atmósfera a menudo se abrevia como atm, y en realidad es solo el peso de todo el aire que está encima de ti ‘presionando’ sobre ti mientras estás parado al nivel del mar. Ahora, si estuviera en una montaña, habría menos aire “presionando” sobre usted, por lo que la presión sería menor (menos de 1 atmósfera).

Milímetros de mercurio

La unidad de milímetros de mercurio (mmHg) se remonta al dispositivo utilizado para medir la presión, el barómetro . En el barómetro de abajo, tenemos un tubo invertido que contiene una columna de mercurio con el símbolo químico Hg, y está sentado en una piscina de mercurio. A medida que la atmósfera “presiona” sobre la piscina de mercurio, el líquido se extiende hacia el tubo invertido y la altura se mide en milímetros (o alguna otra medida de longitud). Entonces, si el clima está cambiando, lo que da como resultado un aumento en la presión barométrica, el aumento se mide por la distancia hacia arriba del mercurio en la columna. A nivel del mar, el mercurio se extiende unos 760 milímetros por la columna.


Se usa un barómetro para medir la presión atmosférica creada por los cambios climáticos.
Diagrama de barómetro

La unidad ‘milímetros de mercurio’ puede ser bastante confusa porque parece que es una unidad de longitud, no de presión. A veces, es posible que vea la unidad ‘torr’ utilizada en su lugar. Un torr equivale a un milímetro de mercurio y lleva el nombre de Evangelista Torricelli, la primera persona en usar un barómetro para experimentar y documentar la presión de la atmósfera.

Conversión entre unidades

Los barómetros de mercurio ya no se usan mucho porque el mercurio es un líquido tóxico, pero la unidad ‘mmHg’ todavía se usa como unidad de presión. Al convertir entre las diferentes unidades de presión, es importante saber cómo se relacionan entre sí. 1 atmósfera (la fuerza de todo el aire que ‘empuja hacia abajo’ sobre ti al nivel del mar) es igual a 14,7 psi (la unidad que usas para medir la presión en los neumáticos de tu coche). 1 atmósfera también equivale a 760 mmHg (o 760 torr). Las dos unidades más comunes utilizadas en Ideal Island son atmósferas y mmHg.

Problema de muestra

Probemos una conversión de práctica. Supongamos que está subiendo una montaña en Ideal Island y la presión cambia de 1 atmósfera al nivel del mar a 0,89 atmósferas en la cima de la montaña. ¿A cuántos mmHg equivaldría esto? Ahora, es posible que pueda encontrar fácilmente la respuesta a esta pregunta usando una calculadora, pero la voy a configurar usando análisis dimensional.

Primero, empiezo con mi dado: 0.89 atmósferas. Luego multiplicaré por un factor de conversión , que es solo una fracción equivalente a 1. Mi factor de conversión es 760 mmHg sobre 1 atm porque el numerador y el denominador son presiones equivalentes. Luego multiplicaré las dos fracciones, cancelando las atmósferas, dándome 676 mmHg como respuesta.

Resumen de la lección

La presión se define como la fuerza por unidad de área, y cuando un gas llena un recipiente, las partículas a veces chocan con las paredes internas del recipiente, lo que hace que el recipiente tenga una cierta cantidad de presión. Puede medir la presión en psi , pero las dos unidades que se utilizan con más frecuencia al medir la presión de un gas ideal son atmósferas (atm) y milímetros de mercurio (mmHg) . Una atmósfera es la cantidad de presión que “siente” al nivel del mar en un día normal. Es equivalente a 14,7 psi y 760 mmHg (o 760 torr).

Resultado de aprendizaje

Después de ver este video, podrá explicar las unidades de medida de la presión (psi, atm, mmHg y torr) y calcular las conversiones entre esas unidades.

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