Barómetro - Barometer

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Un barómetro es un instrumento científico que se utiliza para medir la presión del aire en un entorno determinado. La tendencia a la presión puede pronosticar cambios a corto plazo en el clima. Muchas mediciones de la presión del aire se utilizan dentro del análisis del clima superficial para ayudar a encontrar valles superficiales , sistemas de presión y límites frontales .

Los barómetros y los altímetros de presión (el tipo de altímetro más básico y común) son esencialmente el mismo instrumento, pero se utilizan para diferentes propósitos. Un altímetro está diseñado para usarse a diferentes niveles haciendo coincidir la presión atmosférica correspondiente a la altitud , mientras que un barómetro se mantiene al mismo nivel y mide los cambios sutiles de presión causados ​​por el clima y los elementos del clima. La presión atmosférica media en la superficie terrestre varía entre 940 y 1040 hPa (mbar). La presión atmosférica media al nivel del mar es de 1013 hPa (mbar).

Etimología

La palabra " barómetro " se deriva del griego antiguo : βάρος , romanizado báros que significa "peso", y del griego antiguo : μέτρον , romanizado métron que significa "medida".

Historia

Aunque a Evangelista Torricelli se le atribuye universalmente la invención del barómetro en 1643, la documentación histórica también sugiere que Gasparo Berti , un matemático y astrónomo italiano, construyó involuntariamente un barómetro de agua en algún momento entre 1640 y 1643. El científico y filósofo francés René Descartes describió el diseño de un experimento para determinar la presión atmosférica ya en 1631, pero no hay evidencia de que construyera un barómetro que funcionara en ese momento.

El 27 de julio de 1630, Giovanni Battista Baliani escribió una carta a Galileo Galilei explicando un experimento que había realizado en el que un sifón , conducido sobre una colina de unos veintiún metros de altura, no funcionaba. Galileo respondió con una explicación del fenómeno: propuso que era el poder de un vacío lo que sostenía el agua, y a cierta altura la cantidad de agua simplemente se volvía demasiada y la fuerza no podía aguantar más, como una cuerda. que puede soportar un peso limitado. Esta fue una reafirmación de la teoría del horror vacui ("la naturaleza aborrece el vacío"), que data de Aristóteles y que Galileo reformuló como resistenza del vacuo .

Las ideas de Galileo llegaron a Roma en diciembre de 1638 en su Discorsi . Raffaele Magiotti y Gasparo Berti estaban entusiasmados con estas ideas y decidieron buscar una mejor manera de intentar producir un vacío que no sea con un sifón. Magiotti ideó tal experimento, y en algún momento entre 1639 y 1641, Berti (con Magiotti, Athanasius Kircher y Niccolò Zucchi presentes) lo llevó a cabo.

Existen cuatro relatos del experimento de Berti, pero un modelo simple de su experimento consistió en llenar con agua un tubo largo que tenía ambos extremos tapados y luego colocar el tubo en una palangana ya llena de agua. Se abrió el extremo inferior del tubo y el agua que había estado dentro se vertió en el recipiente. Sin embargo, solo una parte del agua en el tubo fluyó, y el nivel del agua dentro del tubo se mantuvo en un nivel exacto, que resultó ser 10,3 m (34 pies), la misma altura que Baliani y Galileo habían observado que era limitada. por el sifón. Lo más importante de este experimento fue que el agua que bajaba había dejado un espacio encima en el tubo que no tenía contacto intermedio con el aire para llenarlo. Esto parecía sugerir la posibilidad de que existiera un vacío en el espacio sobre el agua.

Torricelli, amigo y alumno de Galileo, interpretó los resultados de los experimentos de una manera novedosa. Propuso que el peso de la atmósfera, no una fuerza de atracción del vacío, mantenía el agua en el tubo. En una carta a Michelangelo Ricci en 1644 sobre los experimentos, escribió:

Muchos han dicho que el vacío no existe, otros que sí existe a pesar de la repugnancia de la naturaleza y con dificultad; No conozco a nadie que haya dicho que existe sin dificultad y sin resistencia de la naturaleza. Argumenté así: si se puede encontrar una causa manifiesta de la que se pueda derivar la resistencia que se siente si intentamos hacer un vacío, me parece una tontería intentar atribuir al vacío aquellas operaciones que se derivan evidentemente de alguna otra causa. ; y así, haciendo algunos cálculos muy fáciles, descubrí que la causa asignada por mí (es decir, el peso de la atmósfera) debería por sí sola ofrecer una resistencia mayor que cuando intentamos producir un vacío.

Tradicionalmente se pensaba (especialmente por los aristotélicos) que el aire no tenía peso, es decir, que los kilómetros de aire sobre la superficie no ejercían ningún peso sobre los cuerpos que se encontraban debajo. Incluso Galileo había aceptado la ingravidez del aire como una simple verdad. Torricelli cuestionó esa suposición y, en cambio, propuso que el aire tenía peso y que era este último (no la fuerza de atracción del vacío) lo que sostenía (o más bien, empujaba) la columna de agua. Pensó que el nivel en el que se mantenía el agua (c. 10,3 m) reflejaba la fuerza del peso del aire que la empuja (específicamente, empujar el agua en la cuenca y así limitar la cantidad de agua que puede caer del tubo en ella). ). En otras palabras, veía el barómetro como una balanza, un instrumento de medición (en lugar de un mero instrumento para crear un vacío), y como fue el primero en verlo de esta manera, tradicionalmente se le considera el inventor del barómetro (en el sentido en el que ahora usamos el término).

Debido a los rumores que circulaban en el chismoso barrio italiano de Torricelli, que incluían que estaba involucrado en alguna forma de hechicería o brujería, Torricelli se dio cuenta de que tenía que mantener su experimento en secreto para evitar el riesgo de ser arrestado. Necesitaba usar un líquido que fuera más pesado que el agua, y de su asociación previa y sugerencias de Galileo, dedujo que al usar mercurio , se podría usar un tubo más corto. Con el mercurio, que es aproximadamente 14 veces más denso que el agua, ahora se necesitaba un tubo de solo 80 cm, no 10,5 m.

En 1646, Blaise Pascal, junto con Pierre Petit , había repetido y perfeccionado el experimento de Torricelli después de enterarse de él por Marin Mersenne , a quien Torricelli le había mostrado el experimento a finales de 1644. Pascal además ideó un experimento para probar la proposición aristotélica de que eran vapores del líquido que llenaban el espacio en un barómetro. Su experimento comparó el agua con el vino, y dado que este último se consideraba más "espiritoso", los aristotélicos esperaban que el vino se mantuviera más bajo (ya que más vapores significarían más presión sobre la columna de líquido). Pascal realizó el experimento públicamente, invitando a los aristotélicos a predecir el resultado de antemano. Los aristotélicos predijeron que el vino bajaría. No lo hizo.

Sin embargo, Pascal fue aún más lejos para probar la teoría mecánica. Si, como sospechan filósofos mecánicos como Torricelli y Pascal, el aire tuviera peso, la presión sería menor en altitudes mayores. Por eso, Pascal le escribió a su cuñado, Florin Perier, que vivía cerca de una montaña llamada Puy de Dôme , pidiéndole que realizara un experimento crucial. Perier debía tomar un barómetro hasta el Puy de Dôme y realizar mediciones a lo largo del camino de la altura de la columna de mercurio. Luego debía compararlo con las medidas tomadas al pie de la montaña para ver si esas medidas tomadas más arriba eran de hecho más pequeñas. En septiembre de 1648, Perier llevó a cabo cuidadosa y meticulosamente el experimento y descubrió que las predicciones de Pascal habían sido correctas. El barómetro de mercurio estaba más bajo cuanto más alto iba.

Tipos

Barómetros de agua

Dispositivo de Goethe

El concepto de que la disminución de la presión atmosférica predice un clima tormentoso, postulado por Lucien Vidi , proporciona la base teórica para un dispositivo de predicción del clima llamado "vidrio meteorológico" o "barómetro Goethe" (llamado así por Johann Wolfgang von Goethe , el renombrado escritor y erudito alemán quien desarrolló un barómetro de bola meteorológica simple pero efectivo utilizando los principios desarrollados por Torricelli ). El nombre francés , le baromètre Liègeois , es utilizado por algunos angloparlantes. Este nombre refleja los orígenes de muchos de los primeros vidrios para la intemperie: los sopladores de vidrio de Lieja , Bélgica .

El barómetro de bola meteorológica consiste en un recipiente de vidrio con un cuerpo sellado, medio lleno de agua. Un pico estrecho se conecta al cuerpo por debajo del nivel del agua y se eleva por encima del nivel del agua. El pico estrecho está abierto a la atmósfera. Cuando la presión del aire es más baja que cuando se selló el cuerpo, el nivel del agua en la boquilla se elevará por encima del nivel del agua en el cuerpo; cuando la presión del aire es más alta, el nivel del agua en el pico caerá por debajo del nivel del agua en el cuerpo. Una variación de este tipo de barómetro se puede hacer fácilmente en casa.

Barómetros de mercurio

Un barómetro de mercurio es un instrumento que se utiliza para medir la presión atmosférica en un lugar determinado y tiene un tubo de vidrio vertical cerrado en la parte superior que se encuentra en un recipiente abierto lleno de mercurio en la parte inferior. El mercurio en el tubo se ajusta hasta que su peso equilibra la fuerza atmosférica ejercida sobre el depósito. La presión atmosférica alta ejerce más fuerza sobre el depósito, lo que hace que el mercurio suba más en la columna. La baja presión permite que el mercurio caiga a un nivel más bajo en la columna al disminuir la fuerza que se ejerce sobre el depósito. Dado que los niveles de temperatura más altos alrededor del instrumento reducirán la densidad del mercurio, la escala para leer la altura del mercurio se ajusta para compensar este efecto. El tubo tiene que ser al menos tan largo como la cantidad de inmersión en el mercurio + espacio de cabeza + la longitud máxima de la columna.

Dibujo esquemático de un barómetro de mercurio simple con columna de mercurio vertical y depósito en la base

Torricelli documentó que la altura del mercurio en un barómetro cambiaba ligeramente cada día y concluyó que esto se debía al cambio de presión en la atmósfera . Escribió: "Vivimos sumergidos en el fondo de un océano de aire elemental, que se sabe por experimentos incontestables que tiene peso". Inspirado por Torricelli, Otto von Guericke el 5 de diciembre de 1660 descubrió que la presión del aire era inusualmente baja y predijo una tormenta, que se produjo al día siguiente.

Barómetro Fortin

El diseño del barómetro de mercurio da lugar a la expresión de la presión atmosférica en pulgadas o milímetros de mercurio (mmHg). Un torr se definió originalmente como 1 mmHg. La presión se expresa como el nivel de altura del mercurio en la columna vertical. Normalmente, la presión atmosférica se mide entre 26,5 pulgadas (670 mm) y 31,5 pulgadas (800 mm) de Hg. Una atmósfera (1 atm) equivale a 29,92 pulgadas (760 mm) de mercurio.

Depósito de un barómetro de Fortin

Los cambios de diseño para hacer que el instrumento sea más sensible, más simple de leer y más fácil de transportar dieron como resultado variaciones como el lavabo, el sifón, la rueda, la cisterna, Fortin, los barómetros plegados múltiples, estereométricos y de equilibrio.

En 2007, se promulgó una directiva de la Unión Europea para restringir el uso de mercurio en nuevos instrumentos de medición destinados al público en general, poniendo fin de manera efectiva a la producción de nuevos barómetros de mercurio en Europa. La reparación y el comercio de antigüedades (producidas antes de finales de 1957) permanecieron sin restricciones.

Barómetro Fitzroy

Los barómetros de Fitzroy combinan el barómetro de mercurio estándar con un termómetro, así como una guía sobre cómo interpretar los cambios de presión.

Sympiesometer inscrito en la parte inferior Sympiesometer mejorado y en la parte superior AR Easton , 53 Marischal Street, Aberdeen. Propiedad de descendientes de la familia
Hall de construcción naval de Aberdeen .

Barómetro Fortin

Los barómetros Fortin utilizan una cisterna de mercurio de desplazamiento variable, generalmente construida con un tornillo de mariposa presionando el fondo de un diafragma de cuero (V en el diagrama). Esto compensa el desplazamiento de mercurio en la columna con presión variable. Para usar un barómetro Fortin, el nivel de mercurio se establece en cero usando el tornillo de mariposa para hacer que un puntero de marfil (O en el diagrama) simplemente toque la superficie del mercurio. Luego, la presión se lee en la columna ajustando la escala de nonio para que el mercurio toque la línea de visión en Z. Algunos modelos también emplean una válvula para cerrar la cisterna, lo que permite que la columna de mercurio sea forzada a la parte superior de la columna para su transporte. . Esto evita daños por golpe de ariete en la columna durante el transporte.

Sinmpiesómetro

Un sinmpiesómetro es un barómetro compacto y liviano que se usó ampliamente en los barcos a principios del siglo XIX. La sensibilidad de este barómetro también se utilizó para medir la altitud.

Los sinmpiesómetros tienen dos partes. Uno es un termómetro de mercurio tradicional que se necesita para calcular la expansión o contracción del fluido en el barómetro. El otro es el barómetro, que consiste en un tubo en forma de J abierto en el extremo inferior y cerrado en la parte superior, con pequeños depósitos en ambos extremos del tubo.

Barómetros de rueda

Un barómetro de rueda utiliza un tubo en "J" sellado en la parte superior de la rama más larga. La rama más corta está abierta a la atmósfera y flotando sobre el mercurio hay un pequeño flotador de vidrio. Un hilo fino de seda se une al flotador que pasa por encima de una rueda y luego vuelve a bajar a un contrapeso (generalmente protegido en otro tubo). La rueda gira el punto en la parte delantera del barómetro. A medida que aumenta la presión atmosférica, el mercurio se mueve de la extremidad corta a la larga, el flotador cae y el puntero se mueve. Cuando la presión aumenta, el mercurio retrocede, levantando el flotador y girando el dial hacia el otro lado.

Alrededor de 1810, el barómetro de la rueda, que se podía leer desde una gran distancia, se convirtió en el primer instrumento práctico y comercial favorecido por los agricultores y las clases educadas en el Reino Unido. La cara del barómetro era circular con un simple dial apuntando a una escala fácilmente legible: "Lluvia - Cambio - Seco" con el "Cambio" en la parte superior central del dial. Los modelos posteriores agregaron una escala barométrica con graduaciones más finas "Tormentoso (28 pulgadas de mercurio), Mucha lluvia (28.5), Lluvia (29), Cambio (29.5), Regular (30), Establecido regular (30.5), Muy seco (31) ".

Natalo Aiano es reconocido como uno de los mejores fabricantes de barómetros de rueda, uno de los pioneros en una ola de fabricantes italianos de instrumentos y barómetros artesanales que fueron alentados a emigrar al Reino Unido. Enumeró como trabajando en Holborn, Londres c.1785-1805. A partir de 1770, un gran número de italianos llegó a Inglaterra porque eran consumados sopladores de vidrio o fabricantes de instrumentos. Hacia 1840 era justo decir que los italianos dominaban la industria en Inglaterra.

Barómetro de aceite de la bomba de vacío

El uso de aceite de bomba de vacío como fluido de trabajo en un barómetro ha llevado a la creación del nuevo "Barómetro más alto del mundo" en febrero de 2013. El barómetro de la Universidad Estatal de Portland (PSU) utiliza aceite de bomba de vacío doblemente destilado y tiene una altura nominal de aproximadamente 12,4 m para la altura de la columna de aceite; las excursiones esperadas están en el rango de ± 0,4 m en el transcurso de un año. El aceite para bombas de vacío tiene una presión de vapor muy baja y está disponible en una variedad de densidades; Se eligió el aceite de vacío de menor densidad para el barómetro de la PSU para maximizar la altura de la columna de aceite.

Barómetros aneroides

Barómetro aneroide

Un barómetro aneroide es un instrumento que se utiliza para medir la presión del aire como método que no involucra líquidos . Inventado en 1844 por el científico francés Lucien Vidi , el barómetro aneroide utiliza una pequeña caja de metal flexible llamada célula aneroide (cápsula), que está hecha de una aleación de berilio y cobre . La cápsula evacuada (o generalmente varias cápsulas, apiladas para sumar sus movimientos) se evita que colapse mediante un fuerte resorte. Pequeños cambios en la presión del aire externo hacen que la celda se expanda o contraiga. Esta expansión y contracción acciona palancas mecánicas de modo que los pequeños movimientos de la cápsula se amplifican y se muestran en la cara del barómetro aneroide. Muchos modelos incluyen una aguja fijada manualmente que se utiliza para marcar la medida actual para que se pueda ver un cambio. Este tipo de barómetro es común en hogares y en embarcaciones de recreo . También se utiliza en meteorología , principalmente en barógrafos y como instrumento de presión en radiosondas .

Barógrafos

Un barógrafo es un barómetro aneroide de registro donde los cambios en la presión atmosférica se registran en un gráfico de papel.

El principio del barógrafo es el mismo que el del barómetro aneroide. Mientras que el barómetro muestra la presión en un cuadrante, el barógrafo usa los pequeños movimientos de la caja para transmitir mediante un sistema de palancas a un brazo registrador que tiene en su extremo un escriba o un bolígrafo. Un escriba graba en papel de aluminio ahumado, mientras que un bolígrafo graba en papel con tinta, colocada en una plumilla. El material de grabación está montado en un tambor cilíndrico que gira lentamente mediante un reloj. Por lo general, el tambor hace una revolución por día, por semana o por mes y el usuario a menudo puede seleccionar la velocidad de rotación.

Barómetros MEMS

El Galaxy Nexus tiene un barómetro incorporado

Los barómetros de los sistemas microelectromecánicos (o MEMS) son dispositivos extremadamente pequeños entre 1 y 100 micrómetros de tamaño (0,001 a 0,1 mm). Se crean mediante fotolitografía o mecanizado fotoquímico . Las aplicaciones típicas incluyen estaciones meteorológicas miniaturizadas, barómetros electrónicos y altímetros.

También se puede encontrar un barómetro en teléfonos inteligentes como el Samsung Galaxy Nexus , Samsung Galaxy S3-S6, Motorola Xoom, Apple iPhone 6 y iPhones más nuevos, y el reloj inteligente Timex Expedition WS4 , basado en MEMS y tecnologías de detección de presión piezorresistivas . La inclusión de barómetros en los teléfonos inteligentes originalmente tenía la intención de proporcionar un bloqueo de GPS más rápido . Sin embargo, los investigadores externos no pudieron confirmar la precisión adicional del GPS o la velocidad de bloqueo debido a las lecturas barométricas. Los investigadores sugieren que la inclusión de barómetros en los teléfonos inteligentes puede proporcionar una solución para determinar la elevación de un usuario, pero también sugieren que primero deben superarse varios escollos.

Barómetros más inusuales

Timex Expedition WS4 en modo de gráfico barométrico con función de pronóstico del tiempo.

Hay muchos otros tipos de barómetros más inusuales. Desde variaciones en el barómetro de tormentas, como el barómetro de tabla de patentes de Collins, hasta diseños de aspecto más tradicional como el oteómetro de Hooke y el sinmpiesómetro de Ross. Algunos, como el barómetro Shark Oil, funcionan solo en un cierto rango de temperatura, alcanzado en climas más cálidos.

Aplicaciones

Barómetro gráfico digital.
Barógrafo de grabación analógica con cinco celdas
barométricas aneroides apiladas.

La presión barométrica y la tendencia de la presión (el cambio de presión a lo largo del tiempo) se han utilizado en la predicción meteorológica desde finales del siglo XIX. Cuando se usa en combinación con observaciones del viento, se pueden hacer pronósticos a corto plazo razonablemente precisos. Las lecturas barométricas simultáneas de una red de estaciones meteorológicas permiten producir mapas de la presión del aire, que fueron la primera forma del mapa meteorológico moderno cuando se crearon en el siglo XIX. Las isobaras , líneas de igual presión, cuando se dibujan en un mapa de este tipo, dan un mapa de contorno que muestra áreas de alta y baja presión. La alta presión atmosférica localizada actúa como una barrera para los sistemas meteorológicos que se aproximan, desviando su curso. La elevación atmosférica causada por la convergencia del viento en niveles bajos hacia la superficie trae nubes y, a veces, precipitación . Cuanto mayor sea el cambio de presión, especialmente si es superior a 3,5 hPa (0,1 inHg), mayor será el cambio de tiempo que se puede esperar. Si la caída de presión es rápida, se acerca un sistema de baja presión y hay una mayor probabilidad de lluvia. Los aumentos rápidos de presión , como los que se producen a raíz de un frente frío , están asociados con la mejora de las condiciones meteorológicas, como el despeje de los cielos.

Con la caída de la presión del aire, los gases atrapados dentro del carbón en minas profundas pueden escapar más libremente. Por tanto, la baja presión aumenta el riesgo de acumulación de grisú . Por lo tanto, las minas de carbón realizan un seguimiento de la presión. En el caso del desastre de la mina de carbón Trimdon Grange de 1882, el inspector de minas llamó la atención sobre los registros y en el informe declaró que "las condiciones de la atmósfera y la temperatura pueden llegar a un punto peligroso".

Los barómetros aneroides se utilizan en el buceo . Se utiliza un manómetro sumergible para realizar un seguimiento del contenido del tanque de aire del buceador. Se usa otro manómetro para medir la presión hidrostática, generalmente expresada como la profundidad del agua de mar. Cualquiera o ambos medidores se pueden reemplazar con variantes electrónicas o una computadora de buceo.

Compensaciones

Temperatura

La densidad del mercurio cambiará con el aumento o la disminución de la temperatura, por lo que se debe ajustar una lectura para la temperatura del instrumento. Para este propósito, generalmente se monta un termómetro de mercurio en el instrumento. La compensación de temperatura de un barómetro aneroide se logra mediante la inclusión de un elemento bimetálico en los enlaces mecánicos. Los barómetros aneroides vendidos para uso doméstico generalmente no tienen compensación bajo el supuesto de que se usarán dentro de un rango de temperatura ambiente controlada.

Altitud

Se muestra un barómetro digital con ajuste de altímetro (para corrección)

A medida que la presión del aire disminuye en altitudes sobre el nivel del mar (y aumenta por debajo del nivel del mar), la lectura sin corregir del barómetro dependerá de su ubicación. Luego, la lectura se ajusta a una presión equivalente al nivel del mar para fines de informes. Por ejemplo, si un barómetro ubicado al nivel del mar y en condiciones climáticas favorables se mueve a una altitud de 1,000 pies (305 m), se debe agregar aproximadamente 1 pulgada de mercurio (~ 35 hPa) a la lectura. Las lecturas del barómetro en las dos ubicaciones deben ser las mismas si hay cambios insignificantes en el tiempo, la distancia horizontal y la temperatura. Si esto no se hiciera, habría una falsa indicación de que se acerca una tormenta en la elevación más alta.

Los barómetros aneroides tienen un ajuste mecánico que permite leer la presión equivalente al nivel del mar directamente y sin más ajustes si el instrumento no se mueve a una altitud diferente. Configurar un barómetro aneroide es similar a reiniciar un reloj analógico que no está en la hora correcta. Su dial se gira para que se muestre la presión atmosférica actual de un barómetro cercano y preciso conocido (como la estación meteorológica local ). No se necesita ningún cálculo, ya que la lectura del barómetro fuente ya se ha convertido a la presión equivalente al nivel del mar, y esta se transfiere al barómetro que se está configurando, independientemente de su altitud. Aunque es algo raro, algunos barómetros aneroides destinados a monitorear el clima están calibrados para ajustarse manualmente a la altitud. En este caso, sabiendo ya sea la altitud o la presión atmosférica actual sería suficiente para futuras lecturas precisas.

La siguiente tabla muestra ejemplos de tres ubicaciones en la ciudad de San Francisco , California . Tenga en cuenta que las lecturas corregidas del barómetro son idénticas y se basan en la presión equivalente al nivel del mar. (Suponga una temperatura de 15 ° C.)

Localización Altitud
(pies)
P atm sin corregir
(pulgadas Hg)
P atm corregido
(pulgadas Hg)
Altitud
(metros)
P atm sin corregir
(hPa)
P atm corregido
(hPa)
Marina de la ciudad Nivel del mar (0) 29,92 29,92 0 m 1013 hPa 1013 hPa
Nob Hill 348 29,55 29,92 106 metros 1001 hPa 1013 hPa
monte Davidson 928 28,94 29,92 283 metros 980 hPa 1013 hPa

En 1787, durante una expedición científica al Mont Blanc , De Saussure realizó una investigación y realizó experimentos físicos sobre el punto de ebullición del agua a diferentes alturas. Calculó la altura en cada uno de sus experimentos midiendo cuánto tiempo tardaba un mechero de alcohol en hervir una cantidad de agua, y por estos medios determinó que la altura de la montaña era de 4775 metros. (Esto más tarde resultó ser 32 metros menos que la altura real de 4807 metros). Para estos experimentos, De Saussure trajo equipo científico específico, como un barómetro y un termómetro . Su temperatura de ebullición calculada del agua en la cima de la montaña era bastante precisa, solo con una diferencia de 0,1 kelvin.

Según sus hallazgos, el altímetro podría desarrollarse como una aplicación específica del barómetro. A mediados del siglo XIX, los exploradores utilizaron este método.

Ecuación

Cuando la presión atmosférica se mide con un barómetro, la presión también se denomina "presión barométrica". Suponga un barómetro con un área de sección transversal A , una altura h , lleno de mercurio desde la parte inferior en el punto B hasta la parte superior en el punto C. La presión en la parte inferior del barómetro, el punto B, es igual a la presión atmosférica. La presión en la parte superior, el punto C, se puede tomar como cero porque solo hay vapor de mercurio por encima de este punto y su presión es muy baja en relación con la presión atmosférica. Por lo tanto, se puede encontrar la presión atmosférica usando el barómetro y esta ecuación:

P atm = ρgh

donde ρ es la densidad del mercurio, g es la aceleración gravitacional y h es la altura de la columna de mercurio sobre el área de la superficie libre. Las dimensiones físicas (longitud del tubo y área de la sección transversal del tubo) del barómetro en sí no tienen ningún efecto sobre la altura de la columna de fluido en el tubo.

En los cálculos termodinámicos, una unidad de presión comúnmente utilizada es la "atmósfera estándar". Esta es la presión resultante de una columna de mercurio de 760 mm de altura a 0 ° C. Para la densidad del mercurio, use ρ Hg = 13,595 kg / m 3 y para la aceleración gravitacional use g = 9.807 m / s 2 .

Si se usara agua (en lugar de mercurio) para cumplir con la presión atmosférica estándar, se necesitaría una columna de agua de aproximadamente 10,3 m (33,8 pies).

Presión atmosférica estándar en función de la elevación:

Nota: 1 torr = 133,3 Pa = 0,03937 inHg

P atm / kPa Altitud P atm / inHg Altitud
101.325 Nivel del mar (0m) 29,92 Nivel del mar (0 pies)
97,71 305 metros 28,86 1,000 pies
94,21 610 metros 27,82 2,000 pies
89,88 1.000 metros 26.55 3,281 pies
84,31 1,524 metros 24,90 5,000 pies
79,50 2.000 metros 23.48 6.562 pies
69,68 3.048 metros 20.58 10,000 pies
54.05 5,000 m 15,96 16,404 pies
46,56 6.096 m 13,75 20.000 pies
37,65 7.620 m 11.12 25.000 pies
32,77 8.848 m * 9,68 29,029 pies *
26,44 10,000 m 7.81 32,808 pies
11,65 15.240 m 3,44 50.000 pies
5.53 20.000 m 1,63 65,617 pies

Patentes

Tabla de Pneumaticks, 1728 Cyclopaedia

Ver también

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos