C贸mo funciona la presi贸n en la ciencia

C贸mo funciona la presi贸n en la ciencia

En ciencia, la presi贸n es una medida de la fuerza por unidad de 谩rea. La unidad SI de presi贸n es el pascal (Pa), que equivale a N / m 2  (newtons por metro cuadrado).

Ejemplo b谩sico

Si tuviera 1 newton (1 N) de fuerza distribuida en 1 metro cuadrado (1 m 2 ), entonces el resultado es 1 N / 1 m 2 = 1 N / m 2 = 1 Pa. Esto supone que la fuerza se dirige perpendicularmente hacia la superficie.

Si aumenta la cantidad de fuerza pero la aplica sobre la misma 谩rea, entonces la presi贸n aumentar铆a proporcionalmente. Una fuerza de 5 N distribuida sobre la misma 谩rea de 1 metro cuadrado ser铆a 5 Pa. Sin embargo, si tambi茅n expandiera la fuerza, entonces encontrar铆a que la presi贸n aumenta en una proporci贸n inversa al aumento de 谩rea.

Si tuvieras 5 N de fuerza distribuidos en 2 metros cuadrados, obtendr铆as 5 N / 2 m 2 = 2.5 N / m 2 = 2.5 Pa.

Unidades de presi贸n

Una barra es otra unidad m茅trica de presi贸n, aunque no es la unidad SI. Se define como 10.000 Pa. Fue creado en 1909 por el meteor贸logo brit谩nico William Napier Shaw.

La presi贸n atmosf茅rica , a menudo indicada como p a , es la presi贸n de la atm贸sfera terrestre. Cuando est谩s parado afuera en el aire, la presi贸n atmosf茅rica es la fuerza promedio de todo el aire que est谩 arriba y alrededor de ti empujando tu cuerpo.

El valor promedio de la presi贸n atmosf茅rica al nivel del mar se define como 1 atm贸sfera o 1 atm. Dado que se trata de un promedio de una cantidad f铆sica, la magnitud puede cambiar con el tiempo en funci贸n de m茅todos de medici贸n m谩s precisos o posiblemente debido a cambios reales en el medio ambiente que podr铆an tener un impacto global en la presi贸n promedio de la atm贸sfera.

  • 1 Pa = 1 N / m 2
  • 1 barra = 10,000 Pa
  • 1 atm 鈮 1.013 脳 10 5 Pa = 1.013 bar = 1013 milibar

C贸mo funciona la presi贸n

El concepto general de fuerza a menudo se trata como si actuara sobre un objeto de manera idealizada. (Esto es en realidad com煤n para la mayor铆a de las cosas en la ciencia, y en particular para la f铆sica, ya que creamos modelos idealizados para resaltar los fen贸menos a los que debemos prestar atenci贸n espec铆fica e ignorar tantos otros fen贸menos como razonablemente podamos). En este enfoque idealizado, si digamos que una fuerza act煤a sobre un objeto, dibujamos una flecha que indica la direcci贸n de la fuerza y 鈥嬧媋ctuamos como si toda la fuerza tuviera lugar en ese punto.

En realidad, sin embargo, las cosas nunca son tan simples. Si empuja una palanca con la mano, la fuerza en realidad se distribuye a trav茅s de la mano y empuja contra la palanca distribuida en esa 谩rea de la palanca. Para complicar a煤n m谩s las cosas en esta situaci贸n, es casi seguro que la fuerza no se distribuya de manera uniforme.

Aqu铆 es donde entra en juego la presi贸n. Los f铆sicos aplican el concepto de presi贸n para reconocer que una fuerza se distribuye sobre una superficie.

Aunque podemos hablar de presi贸n en una variedad de contextos, una de las primeras formas en las que el concepto entr贸 en discusi贸n dentro de la ciencia fue la consideraci贸n y el an谩lisis de gases. Mucho antes de que se formalizara la ciencia de la termodin谩mica en el siglo XIX, se reconoci贸 que los gases, cuando se calentaban, aplicaban una fuerza o presi贸n sobre el objeto que los conten铆a. El gas calentado se utiliz贸 para la levitaci贸n de globos aerost谩ticos a partir de Europa en el siglo XVIII, y las civilizaciones chinas y otras hab铆an hecho descubrimientos similares mucho antes de eso. El siglo XIX tambi茅n vio el advenimiento de la m谩quina de vapor (como se muestra en la imagen asociada), que utiliza la presi贸n acumulada dentro de una caldera para generar movimiento mec谩nico, como el necesario para mover un barco fluvial, un tren o un telar de f谩brica.

Esta presi贸n recibi贸 su explicaci贸n f铆sica con la teor铆a cin茅tica de los gases , en la que los cient铆ficos se dieron cuenta de que si un gas conten铆a una amplia variedad de part铆culas (mol茅culas), entonces la presi贸n detectada podr铆a estar representada f铆sicamente por el movimiento promedio de esas part铆culas. Este enfoque explica por qu茅 la presi贸n est谩 estrechamente relacionada con los conceptos de calor y temperatura, que tambi茅n se definen como movimiento de part铆culas utilizando la teor铆a cin茅tica. Un caso particular de inter茅s en termodin谩mica es un proceso isob谩rico , que es una reacci贸n termodin谩mica donde la presi贸n permanece constante.

Editado por Anne Marie Helmenstine, Ph.D.



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