Barmetro aneroide.

Presin atmosfrica es la presin ejercida por el aire atmosfrico en cualquier punto de la atmsfera. Normalmente se refiere a la presin atmosfrica terrestre, pero el trmino es generalizable a la atmsfera de cualquier planeta o satlite.

La presin atmosfrica en un punto es numricamente igual al peso de una columna de aire de rea de seccin recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el lmite superior de la atmsfera. Como la densidad del aire disminuye cuando nos elevamos, no podemos calcular ese peso a menos que seamos capaces de expresar la densidad del aire en funcin de la altitud z o de la presin p. Por ello, no resulta fcil hacer un clculo exacto de la presin atmosfrica sobre la superficie terrestre; por el contrario, es muy fcil medirla.

La presin atmosfrica en un lugar determinado experimenta variaciones asociadas con los cambios meteorolgicos. Por otra parte, en un lugar determinado, la presin atmosfrica disminuye con la altitud, a causa de que el peso total de la atmsfera por encima de un punto disminuye cuando nos elevamos. La presin atmosfrica decrece a razn de 1mmHg o Torr por cada 10m de elevacin en los niveles prximos al del mar. En la prctica se utilizan unos instrumentos, llamados altmetros, que son simples barmetros aneroides calibrados en alturas; estos instrumentos no son muy precisos.

La presin atmosfrica estndar, 1 atmsfera, fue definida como la presin atmosfrica media al nivel del mar que se adopt como exactamente 101325 Pa o 760 Torr. Sin embargo, a partir de 1982, la IUPAC recomend que para propsitos de especificar las propiedades fsicas de las sustancias "el estndar de presin" deba definirse como exactamente 100 kPa o (750.062Torr). Aparte de ser un nmero redondo, este cambio tiene una ventaja prctica porque 100 kPa equivalen a una altitud aproximada de 112 metros, que est cercana al promedio de 194 m de la poblacin mundial.[1]Historia de su estudio En la antigedad estaban lejos de sospechar el peso del aire. Lo consideraban como un cuerpo que por su naturaleza tenda a elevarse; explicndose la ascensin de los lquidos en las bombas por el fuga vacui, "horror al vaco", que tiene la naturaleza.

Cuando los jardineros de Florencia quisieron elevar el agua con una bomba de hlice, apreciaron que no podan superar la altura de 10,33 m (cerca de 34 pies). Consultado Galileo, determin ste que el horror de la naturaleza al vaco se limitaba con una fuerza equivalente al peso de 10,33 m de agua (lo que viene a ser 1 atm de presin), y denomin a dicha altura altezza limitatssima.

En 1643, Torricelli tom un tubo de vidrio de un metro de longitud y lo llen de "plata viva" (mercurio). Manteniendo el tubo cerrado con un tapn (material de corcho), lo invirti e introdujo en una vasija con mercurio. Al retirar el dedo comprob que el metal descenda hasta formar una columna cuya altura era 13,6 veces menor que la que se obtena al realizar el experimento con agua. Como saba que el mercurio era 13,6 veces ms pesado que el agua, dedujo que ambas columnas de lquido estaban soportadas por igual contrapeso, sospechando que slo el aire era capaz de realizar dicha fuerza.

Luego de la temprana muerte de Torricelli, llegaron sus experimentos a odos de Pascal, a travs del Padre Mersenne que los dio a conocer por medio de un tratado, actualmente depositado en Pars.[citarequerida] Aunque aceptando inicialmente la teora del horror al vaco, no tard Pascal en cambiar de idea al observar los resultados de los experimentos que realiz. Empleando un tubo encorvado y usndolo de forma que la atmsfera no tuviera ninguna influencia sobre el lquido, observ que las columnas llegaban al mismo nivel. Sin embargo, cuando permita la accin de la atmsfera, el nivel variaba.

Estos resultados le indujeron a abordar el experimento definitivo, consistente en transportar el barmetro a distintas altitudes y comprobar si era realmente el peso del aire el que determinaba la ascensin del lquido en el tubo. Al escribir a Perier, uno de sus parientes, el 15 de noviembre de 1647 acerca del experimento proyectado, deca:

Si sucede que la altura de la plata viva es menor en lo alto de la montaa, que abajo, se deducir necesariamente que la gravedad y presin del aire es la nica causa de esta suspensin de la plata viva, y no el horror al vaco, porque es verdad que hay mucho ms aire que pese al pie de la montaa que en su vrtice.

El 19 de septiembre de 1648, Pelier cumpli el deseo de su cuado, y realiz el experimento ascendiendo a la cima del Puy-de-Dme. Comparando la medida realizada en la cima, situada a un altura de 500 toesas (cerca de 1000 m), con la de base, tomada por el padre Chastin, hallaron una diferencia de tres lneas y media entre ambas. La idea del horror vacui qued definitivamente abandonaba: el aire pesaba.

Sin dudar del mrito de la realizacin del experimento, fue sin embargo Descartes quien, en carta escrita en 1631, 12 aos antes del experimento de Torricelli, afirmaba ya que

El aire es pesado, se le puede comparar a un vasto mantn de lana que envuelve la Tierra hasta ms all de las nubes; el peso de esta lana comprime la superficie del mercurio en la cuba, impidiendo que descienda la columna mercurial.

No obstante, el concepto de presin atmosfrica no empez a extenderse hasta la demostracin, en 1654, del burgomaestre e inventor Otto von Guericke quien, con su hemisferio de Magdeburgo, cautiv al pblico y a personajes ilustres de la poca.

La ecuacin altimtrica establece una relacin entre la altitud de un lugar (altura sobre el nivel del mar) con la presin atmsfrica en ese lugar.

Para deducir una expresin elemental de la ecuacin altimtrica, ser suficiente con suporner que el aire se comporta como un gas ideal o perfecto y que su densidad viene dada en funcin de la presin y de la temperatura por

donde es el peso molecular medio del aire ( 28.9 g/mol). Entonces, sustituyendo la densidad en la expresin

se sigue

En una primera aproximacin, podemos considerar constante la temperatura en el intervalo de integracin (atmsfera isoterma) y que se despreciar la variacin de g en dicho intervalo. En esta condiciones, podemos integrar entre el nivel z=0 (v.g., el nivel del mar) y una altura z sobre dicho nivel, resultando

donde hemos tenido en cuenta que 0/p0 = M/RT.

As, la presin atmosfrica disminuye con la altitud segn una ley exponencial:

(1) Tomando los valores normales:

= 1.292 kg/m3,

= 9.80665 m/s2 y

= 760 mmHg = 101325 Pa,

la constante toma el valor

8 000 m

Naturalmente, la expresin [1] nos permite despejar la altitud z en funcin de la presin; obtenemos

(2) que es la ecuacin altimtrica.

Estabilidad e inestabilidad atmosfrica Cuando el aire est fro, desciende, haciendo aumentar la presin y provocando estabilidad. Se forma entonces, un anticicln trmico. Cuando el aire est caliente, asciende, haciendo bajar la presin y provocando inestabilidad. Se forma entonces un cicln o borrasca trmica.

Adems, el aire fro y el clido rehusan a mezclarse, debido a la diferencia de densidades; y cuando se encuentran en superficie, el aire fro empuja hacia arriba al aire caliente provocando un descenso de la presin e inestabilidad, por causas dinmicas. Se forma entonces un cicln, o borrasca dinmica. Esta zona de contacto es la que se conoce como frente. Cuando el aire fro y el clido se encuentran en altura, descienden en convergencia dinmica, haciendo aumentar la presin y provocando estabilidad, y el consiguiente aumento de la temperatura. Se forma, entonces un anticicln dinmico.