6.3: Presión

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Objetivos de aprendizaje

Definir presión.
Aprende las unidades de presión y cómo convertir entre ellas.

La teoría cinética de los gases indica que las partículas de gas están siempre en movimiento y están colisionando con otras partículas y las paredes del contenedor que las sostiene. Aunque las colisiones con las paredes de los contenedores son elásticas (es decir, no hay ganancia o pérdida neta de energía debido a la colisión), una partícula de gas ejerce una fuerza sobre la pared durante la colisión. La acumulación de todas estas fuerzas, distribuidas sobre el área de las paredes del contenedor, provoca presión. La presión (\(P\)) se define como la fuerza de todas las colisiones de partículas de gas/pared divididas por el área de la pared:

\[\text{pressure}=\frac{\text{force}}{\text{area}}\nonumber \]

Todos los gases ejercen presión; es una de las cantidades medibles fundamentales de esta fase de la materia. Incluso nuestra atmósfera ejerce presión, en este caso, el gas está siendo “retenido” por la gravedad de la tierra, en lugar de que el gas esté en un contenedor. La presión de la atmósfera es de aproximadamente 14.7 libras de fuerza por cada pulgada cuadrada de superficie: 14.7 lb/in ².

La presión tiene una variedad de unidades. La unidad de presión formal aprobada por SI es el pascal (Pa), el cual se define como 1 N/m ² (un newton de fuerza sobre un área de un metro cuadrado). Sin embargo, esto suele ser de magnitud demasiado pequeña para ser útil. Una unidad común de presión es la atmósfera (atm), que originalmente se definió como la presión atmosférica promedio al nivel del mar.

Sin embargo, la “presión atmosférica promedio a nivel del mar” es difícil de identificar debido a las variaciones de la presión atmosférica. Una unidad más confiable y común es milímetros de mercurio (mmHg), que es la cantidad de presión ejercida por una columna de mercurio exactamente de 1 mm de altura. Una unidad equivalente es el torr, que equivale a 1 mmHg. (El torr lleva el nombre de Evangelista Torricelli, un científico italiano del siglo XVII que inventó el barómetro de mercurio). Con estas definiciones de presión, se redefine la unidad de atmósfera: 1 atm se define como exactamente 760 mmHg, o 760 torr. Por lo tanto, tenemos las siguientes equivalencias:

1 atm=760 mmHg=760 torr

Podemos usar estas equivalencias como con cualquier equivalencia—para realizar conversiones de una unidad a otra. Al relacionarlos con la unidad de presión SI formal, 1 atm = 101,325 Pa.

Ejemplo\(\PageIndex{1}\): Pressure Conversion

¿Cuántas atmósferas hay en 595 torr?

Solución

Usando las equivalencias de presión, construimos un factor de conversión entre torr y atmósferas:

\[\frac{1\, atm}{760\, torr}\nonumber \]

\[595\, \cancel{torr}\times \frac{1\, atm}{760\, \cancel{torr}}=0.783\, atm\nonumber \]

Debido a que los números en el factor de conversión son exactos, el número de cifras significativas en la respuesta final está determinado por el valor inicial de presión.

Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

¿Cuántas atmósferas hay en 1,022 torr?

Contestar: 1.345 atm

Ejemplo\(\PageIndex{2}\): Mars

La atmósfera en Marte es en gran parte CO ₂ a una presión de 6.01 mmHg. ¿Qué es esta presión en las atmósferas?

Solución

Utilice las equivalencias de presión para construir el factor de conversión adecuado entre milímetros de mercurio y atmósferas.

\[6.01\, \cancel{mmHg}\times \frac{1\, atm}{760\, \cancel{mmHg}}=0.00791\, atm=7.91\times 10^{-3}atm\nonumber \]

Al final, expresamos la respuesta en notación científica.

Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

La presión atmosférica es baja en el ojo de un huracán. En un huracán de 1979 en el Océano Pacífico, se reportó una presión de 0.859 atm dentro del ojo. ¿Qué es esta presión en torr?

Contestar: 652 torr

Resumen

La presión es una fuerza ejercida sobre un área.
La presión tiene varias unidades comunes que se pueden convertir.