barometro - Profe Saul

BAROMETRO
Instrumento utilizado para medir la presión atmosférica.
El primer Barómetro lo ideo Evangelista Torricelli
cuando trataba de explicar que las bombas aspirantes
no pueden hacer subir el agua más allá de cierta altura.
Existen varios tipos de barómetros entre ellos
encontramos los siguientes:
Evangelista Toricelli



Barómetro de mercurio.
Barómetro de Fortin.
Barómetro Aneroide.
BARÓMETRO DE MERCURIO.
Un barómetro de mercurio de Torricelli se puede construir fácilmente. Se
llena de mercurio un tubo delgado de vidrio de unos 80 cm de longitud y
cerrado por un extremo; se tapa el otro extremo y se sumerge en una
cubeta que contenga también mercurio; 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).
Fig1. Barómetro de mercurio
La altura de la columna de mercurio en el tubo, medida desde la
superficie del mercurio de la cubeta, es de 760 mm al nivel del mar y en
condiciones normales. Torricelli dedujo que la presión ejercida por la
atmósfera sobre la superficie libre de mercurio de la cubeta era suficiente
para equilibrar la presión ejercida por la columna. La altura de dicha
columna constituye, por lo tanto una medida de presión atmosférica. Lo
mismo puede decirse de una columna de agua que, a causa del menor
peso especifico, puede ascender en el tubo de una bomba aspirante a una
altura algo mayor de 10 m exactamente a 10.33 m = 0.76 * 13.59, siendo
13.59 el peso especifico del mercurio.
a. Montaje del experimento.
Un barómetro de mercurio de Torricelli se puede construir fácilmente. Se
llena de mercurio un tubo delgado de vidrio de unos 80 cm de longitud y
cerrado por un extremo; se tapa el otro extremo y se sumerge en una
cubeta que contenga también mercurio; 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).
La altura de la columna de mercurio en el tubo, medida desde la
superficie del mercurio de la cubeta, es de 760 mm al nivel del mar y en
condiciones normales. Torricelli dedujo que la presión ejercida por la
atmósfera sobre la superficie libre de mercurio de la cubeta era suficiente
para equilibrar la presión ejercida por la columna. La altura de dicha
columna constituye, por lo tanto una medida de presión atmosférica. Lo
mismo puede decirse de una columna de agua que, a causa del menor
peso especifico, puede ascender en el tubo de una bomba aspirante a una
altura algo mayor de 10 m exactamente a 10.33 m = 0.76 * 13.59, siendo
13.59 el peso especifico del mercurio.
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. 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.
BARÓMETRO ANEROIDE Y HOLOSTÉRICO.
Con vistas a la difusión de los barómetros para mediciones de altura y
para la previsión del tiempo se han ideado unos barómetros metálicos
más manejables y económicos que el de Fortin, son los llamados
aneroides y holostéricos, si bien son menos precisos.
El primero está formado por un tubo de sección elíptica doblado en
forma de aro, en el que se ha obtenido una alta rarefacción. El tubo
doblado queda fijo en un punto y la extremidad de los semicírculos así
obtenidos es móvil. Con el aumento de la presión atmosférica, el tubo
tiende a cerrarse; en el caso contrario tiende a abrirse. La extremidad de
los semicírculos está unida a los extremos de una barrita que gira sobre
su centro; ésta, a través de un juego de engranajes y palancas, hace
mover un índice. El barómetro metálico holostérico está formado por un
recipiente aplanado, de superficies onduladas en el que se ha logrado una
intensa rarefacción antes de cerrarlo; en una de las caras se apoya un
resorte que, con las variaciones de presión atmosférica, hace mover un
índice por medio de un juego de palancas.
Fig 2. Barómetro Aneroide
PRESIÓN ATMOSFÉRICA
Definición.
La Presión se define como la fuerza por unidad de superficie que ejerce
un líquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie. La presión
suele medirse en atmósferas (atm). Una atmósfera se define como
101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio en un barómetro
convencional. En la atmósfera, el peso cada vez menor de la columna de
aire a medida que aumenta la altitud hace que disminuya la presión
atmosférica local. Así, la presión baja desde su valor de 101.325 Pa al
nivel del mar hasta unos 2.350 Pa a 10.700m.
La presión atmosférica total es la suma de las presiones parciales de sus
componentes (oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono y gases nobles).
La presión se mide mediante un barómetro y su valor, expresado en
torrs, está relacionado con la altura a la que la presión atmosférica
mantiene una columna de mercurio; 1 torr equivale a 1 mm de mercurio.
La presión atmosférica normal a nivel del mar es de 760 torrs, o sea, 760
mm de mercurio. En torno a los 5,6 Km. es de 380 torrs; la mitad de todo
el aire presente en la atmósfera se encuentra por debajo de este nivel. La
presión disminuye más o menos a la mitad por cada 5,6 Km. de ascensión.
A una altitud de 80 Km. la presión es de 0,007 torr.
VALORES DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA EN LOS DIFERENTES SISTEMAS DE UNIDADES
UNIDAD
Atm.
Pa
Bar
Psi
Torr
mm Hg.
pulg. Hg.
pulg. H20
Atm.
1
101 325
1.01325
14.69594
760
760
29.9216
407.1894
Pa
9.869 E-06
1
0.00001
1.45 E-04 7.5 E-03
7.5 E-03
2.95 E-04
4.018 E-03
Bar
0.9869
100000
1
Psi
6.804 E-02 6894.76 6.895E-02
14.5038
750.062
750.062
29.53
401.8646
1
51.7149
51.7149
2.036
27.7076
Torr
1.315 E-02 133.322 1.33 E-03 1.934 E-02
1
1
3.937E-02
0.53577
mm Hg.
1.315 E-02 133.322 1.33 E-03 1.934 E-02
1
1
3.937E-02
0.53577
pulg. Hg.
3.342E-02 3386.38 3.386E-02
0.49115
25.4
25.4
1
13.6087
pulg.H20
2.456E-03
3.61 E-02
1.86645
1.86645
0.07348
1
248.84
0.00248
Cuando la presión es medida en una escala graduada, se deben hacer
algunas correcciones por altitud y latitud (debido a los cambios de la
gravedad), por temperatura (debido a la contracción y expansión del
mercurio), y por el diámetro del tubo (debido a la capilaridad).
Posteriormente, habiendo observado que la presión atmosférica
disminuye en proporción a la altitud sobre el nivel del mar y
comprobada la dependencia entre condiciones atmosféricas y presión, se
trato de idear otros barómetros de mercurios más adecuados al uso
normal, entre ellos el llamado de "sifón". Esquemáticamente, este
barómetro consiste en un tubo en U, con uno de los brazos cerrados y de
1m de longitud y en el otro corto y abierto, conteniendo mercurio. Al
variar la presión atmosférica, varía la diferencia de niveles del mercurio
en las dos ramas.
La medición de la presión atmosférica es de gran importancia a nivel
climático, principalmente en el ENSO, debido a la gran relación que
existe entre la presión atmosférica y el fenómeno de El NIÑO.
BIBLIOGRAFÍA

Microsoft Encarta 99.


http://cain.puertos.es/Nivmar/node7.html
http://cipres.cec.uchile.cl/~mvivanco/
Carlos Toro s.
amcato@eia.edu.co