Estación meteorológica - Eureka! Zientzia Museoa

Estación meteorológica
Ficha didáctica del profesorado
3º ciclo de Educación Primaria
www.eurekamuseoa.es
Meteorología
Presión atmosférica:
Presión y gravedad
¿Por qué no se cae la cartulina colocada sobre/bajo el vaso si la gravedad ejerce
atracción sobre ella?
El aire ejerce presión en todas las direcciones
por lo que empuja la cartulina hacia abajo pero
también hacia arriba. Por lo tanto la superficie
de cartulina expuesta al aire es mayor en la
parte de abajo que en la de arriba, ya que en
ésta última el vaso cubre una parte, parte en la
que se anula la fuerza de la presión
atmosférica.
Sin embargo, la fuerza de gravedad, atrae la
cartulina hacia abajo, pero nunca con más
fuerza que la presión que el aire ejerce hacia
arriba.
•Cuando hemos sumergido un vaso en agua y hemos tirado de él, con la boca hacia
abajo, este se ha llenado de agua. ¿Cómo ha sido posible?
El aire del exterior del vaso de precipitados ejerce
presión sobre la superficie del agua empujándola
hacia donde ésta tenga espacio, que en este caso
es dentro del vaso pequeño que hemos
introducido boca abajo y del que hemos tirado
hacia arriba.
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Meteorología
Presión atmosférica:
El papel pesado
•¿Al colocar un A4 sobre una regla la regla e intentar hacer caer la regla con el
mínimo esfuerzo, nos hemos dado cuenta de que la acción no ha sido tan sencilla
como esperábamos. ¿Por qué cuesta tanto levantar la regla que solo está tapada por
un A4?
Si golpeamos una regla colocada en el borde de una mesa, la regla caerá sin hacer a
penas esfuerzo, será suficiente con ejercer una fuerza que supere la presión que ejerce
el aire sobre la regla.
Si colocamos una hoja de papel sobre la regla, la misma fuerza ejercida en el primer
supuesto no será suficiente para hacer caer la regla. A priori tenderíamos a pensar que
el papel no pesa tanto como para que la fuerza que hay que hacer sea mayor, y es
correcto. En este caso, la presión que hay que vencer es la que el aire ejerce sobre toda
la superficie de la hoja de papel, que es mayor que la de la regla.
La fuerza que ejerce el aire sobre la hoja de papel es mayor que la que nosotros
aplicamos al golpear la regla. Al colocar la hoja de papel sobre la regla, se aumenta la
superficie sobre la que el aire ejerce presión. Si no cubriésemos la regla con el papel, la
superficie presionada por el aire sería solamente la correspondiente a la regla y esta
saldría disparada al golpearla.
A: regla sobre el borde de la mesa
B: regla sobre el borde de la mesa
tapada con un A4.
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Meteorología
Presión atmosférica:
Medición de la
presión atmosférica
•¿Cómo se llama el aparato utilizado para la medición de la presión atmosférica?
Barómetro.
•Menciona algunas de las unidades que se utilizan para la presión atmosférica.
Atmósfera = atm
Pascal = Pa
Milibar = mb
Milímetro mercurio = mmHg
Torricelli = Torr
Tonelada por metro cuadrado = t/m2
•Siguiendo las indicaciones del Anexo I, puedes construir tu propio barómetro casero.
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Meteorología
Temperatura:
Calor específico
•Hemos expuesto un globo lleno de aire y otro lleno de agua a la misma llama. El
globo que contenía aire ha explotado casi de manera instantánea y el que contenía
agua no lo ha hecho. ¿A qué se debe este comportamiento? ¿En qué momento
reventaría el globo lleno de agua?
El agua tiende a absorber el calor debido a que su calor específico es muy elevado,
esto significa que necesita mucho calor para aumentar su temperatura. La llama
calienta el plástico que conforma el globo y el agua roba este calor de manera
prácticamente instantánea, evitando que el plástico se caliente lo suficiente como para
romperse.
En el momento en el que el agua llegue al punto de ebullición comenzará a evaporarse
aumentando la presión interior del globo y haciendo que este explote.
El calor específico se refiere a la energía necesaria para aumentar la temperatura de
una unidad de volumen en un ºC.
La densidad del calor
•Hemos visto que una espiral de papel colocada sobre una fuente de calor comienza a
girar sin parar. Explica por qué ocurre este fenómeno.
El aire caliente es menos denso que el aire frio (al calentarse se expande y las
partículas se reparten) y, como sabemos, lo menos denso flota sobre lo más denso. El
aire calentado por la fuente de calor que se le ha aplicado tiende a subir por su menor
densidad provocando un movimiento de aire. El aire que se desplaza a lo largo de la
espiral de papel hace que ésta gire.
Al retirar la espiral de la fuente de calor, ésta pasa a estar en una zona donde la
densidad de todo el aire es la misma, por lo que no se desplaza y por lo que deja de
girar la espiral.
Este efecto es observable en las carreteras en días de mucho calor. El Sol calienta la
superficie de la Tierra (en este caso la carretera) y ésta a su vez calienta el aire cercano
haciendo que ascienda, creando una sensación de “temblor” del aire.
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Meteorología
Temperatura:
Medición de la
temperatura
•TERMÓMETRO DE ALCOHOL. Solamente con el calor de nuestras manos hemos
hecho que el alcohol coloreado haya subido hacia el compartimento de arriba del
termómetro de alcohol. ¿Podrías explicar lo que sucede?
El cristal del termómetro es un cristal muy fino que se calienta rápidamente con el
calor de nuestras manos. Ese calor de nuestras manos se transfiere rápidamente del
cristal al interior, calentando el aire contenido en el mismo (el aire se calienta más
rápido que el alcohol) y, consecuentemente, aumentando su presión. En la parte de
abajo deja de haber espacio para el alcohol y el aire expandido y éste último empuja el
alcohol hacia arriba.
Al soltar el termómetro, el cristal y el aire se calientan, por lo que la presión interior
vuelve a bajar y el alcohol vuelve a ocupar el espacio que ha quedado libre.
•Siguiendo las indicaciones del Anexo 2, puedes construir tu propio termómetro de
alcohol.
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Meteorología
Temperatura:
Radiómetro
•Al acercar el radiómetro a la lámpara las aspas han comenzado a girar siguiendo la
dirección de blanco a negro. ¿Por qué ha ocurrido así y no en dirección contraria?
Los lados de las aspas pintados de blanco reflejan la luz
mientras que los lados pintados de negro la absorben,
como consecuencia, el aire que rodea los lados blancos
está más frio que el de los oscuros.
Las moléculas que conforman el aire caliente tienden
a alejarse las unas de las otras, generando más espacio
entre ellas y reduciendo la presión que ejercen. El aire del lado blanco tiende a
desplazarse hacia la zona de baja presión que se ha creado en el lado oscuro,
resultando en un movimiento del aspa (de blanco a negro).
Al retirar el radiómetro de la fuente de luz el aire se enfría poco a poco, y cuando el
aire de ambos lados de las aspas llega a estar a la misma temperatura el radiómetro
deja de girar.
•Siguiendo las indicaciones del Anexo 3, puedes construir tu propio radiómetro.
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Meteorología
Humedad:
•¿Qué es la humedad atmosférica?
La humedad atmosférica es la cantidad de vapor de agua que contiene el aire en una
determinada zona.
•Define los siguientes conceptos:
Humedad absoluta: La cantidad de vapor de agua contenida en un volumen
concreto, (es decir, los gramos de vapor de agua contenidos en un metro cúbico de
aire).
Humedad de saturación: La máxima cantidad de agua que admite un metro cúbico
de aire (varía con la temperatura y la presión).
Humedad relativa: Es el parámetro utilizado para expresar la humedad atmosférica
y calcula utilizando la siguiente ecuación:
Humedad relativa (%) = (humedad absoluta / humedad de saturación) X 100
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Meteorología
Humedad:
•Tras introducir la mano en un vaso lleno de agua y sacarla de éste, sentimos la mano
mojada más fría que la seca. ¿Por qué ocurre?
Cuando nos mojamos las manos, tarde o temprano, terminan secándosenos aunque no
utilicemos nada para secarnos. Esto ocurre porque el agua se evapora. El agua necesita
aumentar su temperatura para pasar a estado gaseoso y ese calor necesario se lo
“roba” a nuestra mano, bajando la temperatura de ésta y aumentando la sensación de
frío.
•¿Podrías describir lo que ocurre en una sauna húmeda?
La temperatura del aire del interior de la sauna es muy alta, así como la humedad.
La tendencia de nuestro cuerpo en condiciones de calor es sudar para conseguir
refrigerarse ya que el aire roba calor a nuestro cuerpo para evaporar el sudor (es el
concepto aclarado en el punto anterior).
Sin embargo, en condiciones de mucha humedad, cuando el aire está cerca de la
humedad de saturación, éste casi no puede contener más vapor de agua, por lo que el
sudor de nuestro cuerpo no puede evaporase y, consecuentemente, no tiene
capacidad para refrigerase.
El aire de las saunas húmedas (o de los bochornosos días de verano) está cerca de su
porcentaje de saturación, por lo que sudamos sin posibilidad de que el sudor se
evapore y sin posibilidad de refrigerarnos.
•¿Qué papel cumple la sal en los días de nevadas y heladas?
El punto de congelación del agua es menor que el del agua normal (o dulce), es decir, si
el agua se congela a 0ºC, el agua salada necesita temperaturas más frías. Al echar sal
en carreteras heladas o con riesgo de heladas se rebaja el punto de congelación del
agua derritiendo así el hielo acumulado o evitando que éste se acumule.
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Meteorología
Humedad:
•Cuando hemos intentado crear nubes en un recipiente de cristal, ¿por qué hemos
añadido una cerilla encendida?
Porque para que el vapor de agua se condense o para que se generen nubes, debe
haber puntos de condensación o partículas alrededor de las cuales poder condensarse.
•¿Cómo se llama el aparato utilizado para la medición de la humedad?
Higrómetro.
Presión, temperatura y
humedad:
•Indica cuáles de si las siguientes afirmaciones son correctas o incorrectas:
La humedad atmosférica es la cantidad de vapor de agua que contiene el aire en
una determinada zona y depende de su temperatura y de la cantidad de agua
disponible para evaporar que haya. Correcta.
El aumento de la temperatura del aire de la atmósfera implica un aumento de su
presión, por eso el aire caliente tiende a subir. Incorrecta.
La temperatura de evaporación del agua varía a diferentes presiones atmosféricas.
A la presión atmosférica a nivel de mar (1 atm) el agua hierve a 100ºC y a medida
que la altitud es mayor el calor necesario para que el agua se evapore es menor.
Correcta.
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