El pasado martes fui a esquiar a Sierra Nevada. Estando allí, noté que la bolsa de patatas que llevaba en la mochila se había inflado, y pensé que sería un buen motivo para la publicación de esta semana, así que decidí hacerle algunas fotos, para mi sorpresa, la bolsa se abrió por si sola entre foto y foto.
Me encontraba a cierta altitud, no sé exactamente cuanta, pero estaba en el Veleta, puede que a unos 100 metros por debajo de su cumbre, la cual se sitúa a 3.395,68 metros por encima del nivel del mar. Estos datos son más que suficientes para deducir que la bolsa se ha inflado y abierto debido a la presión atmosférica.
¿Pero por qué? ¿Cómo puede la presión atmosférica inflar hasta abrir mi paquete de patatas?
Podemos respirar porque estamos rodeados de aire, de hecho, estamos sumergidos en el fondo de un océano de aire conocido como atmosfera. Los gases que componen la atmosfera tienen masa, y por tanto, son atraídos por la gravedad terrestre, lo que implica dos cosas:
- Gracias a la gravedad los gases de la atmosfera no se escapan hacia el espacio… Bueno, realmente las moléculas de los gases más ligeros si suelen escaparse hacia el espacio interplanetario, pero la gran mayoría del gas queda retenido por la gravedad formando la atmosfera.
- La atracción de los gases hacia la superficie terrestre, al igual que ocurre con la atracción de cualquier otra cosa que tenga masa, generan una presión sobre aquello que tienen debajo, un peso.
La presión que ejerce la atmosfera en un punto concreto es el peso de toda la columna de aire que se extiende desde ese punto concreto hasta el límite superior de la atmosfera. A nivel del mar encontramos una atmosfera de presión, lo que equivale a 1’03 Kg/cm2. Dicho con otras palabras, una superficie de un centímetro cuadrado situado al nivel del mar soporta 1’03kg de peso de la atmosfera que tiene sobre él.
Hace poco le expliqué esto mismo a una alumna y le impresionó mucho el clásico experimento de la regla y la hoja de periódico. Para quien no lo conozca, el experimento consiste en situar una regla en el borde de la mesa de manera que asome aproximadamente la mitad de la regla, a continuación se cubre la mitad de la regla que queda sobre la mesa con una hoja de periódico bien extendida, y finalmente se golpea el extremo de la regla que asoma. Lo intuitivo es que la hoja saliese volando, pero al golpear la regla la hoja no sale despedida, la presión que ejerce el aire sobre la hoja de periódico lo impide. ¿Cuánto peso está aguantando la hoja para que cueste levantarla? Pues si la hoja mide por ejemplo 48cm x 37 cm, estamos hablando de una superficie de 1776 cm2, y por tanto, la hoja está soportando un peso aproximado de 1776 Kg de atmosfera.
Puede que ahora mismo este pensando ¿y esa presión está actuando ahora mismo sobre mí? Pues sí, el aire está presionando cada centímetro cuadrado de su cuerpo con una fuerza aproximadamente equivalente a un kilogramo de peso. Su cuerpo lo resiste, y usted ni lo nota… ¡Qué fuerte está! Después de saber esto como que uno no ve tan necesario eso de apuntarse al gimnasio.
Pero cuidado, hay que entender otra cosa, mientras que los sólidos generan presión hacia abajo, y los líquidos tanto hacia abajo como hacia sus costados, los gases generan presión por todo su derredor, razón por la que tienden a ocupar todo el espacio que los contiene.
El aire se compone de moléculas que se encuentran en un movimiento constante en todas direcciones, continuamente estas moléculas chocan unas con otras y contra cualquier otro obstáculo, lo que las hace cambiar de trayectoria, como cuando lanzamos dos canicas y estas se golpean. Esos choques sobre cualquier superficie son los que realmente ejercen la presión.
Si extiende la mano, un kilogramo por cada centímetro de su piel está presionando sobre ella desde arriba, pero también existe una presión por cada centímetro de su piel presionando desde abajo. Aguantas la presión pero no levantas con la palma de la mano 150 Kg de atmosfera tu solito, hay una fuerza que está empujando desde abajo. Y por eso, una vez que consigues separar un poco la hoja de periódico de la mesa, es muy fácil terminar de levantarla, el aire que se cuela entre la hoja y la mesa ejerce una fuerza igual pero de sentido contrario a la que aplicaba la atmosfera sobre la parte superior de la hoja, lo que anula ambas.
Visto esto empecemos a pensar en el aire que está en un recipiente… por ejemplo el aire de sus pulmones, como el aire que contiene en sus pulmones está a la misma presión que el aire que le rodea, pues respira de ese aire, la presión que se ejerce en las paredes internas de sus pulmones es equivalente a la que se realiza contra su pecho, por lo que no se ve aplastado.
¿Pero que ocurre cuando la presión de los gases es distinta fuera y dentro del recipiente?
Si la presión que ejercen las moléculas que rodean el recipiente es mayor que la que ejerce las moléculas que hay dentro del recipiente, este va a tener que ser muy resistente para no comprimirse. Cuando buceamos cerca de la superficie podemos usar un tubo respirador, pero eso que se ve en las películas y dibujos de un personaje en el fondo de un lago respirando a través de un tubo extremadamente largo que asoma en la superficie del agua… imposible, el aire que entraría en los pulmones ejercería una presión sobre las paredes internas de los pulmones mucho menor que la que ejerce el agua sobre el pecho y la espalda, por lo que la musculatura sería incapaz de expandir los pulmones para coger el aire. Como mucho podría ser que mantenga el aire que ya tiene en los pulmones hasta cierta profundidad. Por eso los submarinistas usan bombonas con gas a mayor presión que la atmosférica.
Hace poco le expliqué esto mismo a una alumna y le impresionó mucho el clásico experimento de la regla y la hoja de periódico. Para quien no lo conozca, el experimento consiste en situar una regla en el borde de la mesa de manera que asome aproximadamente la mitad de la regla, a continuación se cubre la mitad de la regla que queda sobre la mesa con una hoja de periódico bien extendida, y finalmente se golpea el extremo de la regla que asoma. Lo intuitivo es que la hoja saliese volando, pero al golpear la regla la hoja no sale despedida, la presión que ejerce el aire sobre la hoja de periódico lo impide. ¿Cuánto peso está aguantando la hoja para que cueste levantarla? Pues si la hoja mide por ejemplo 48cm x 37 cm, estamos hablando de una superficie de 1776 cm2, y por tanto, la hoja está soportando un peso aproximado de 1776 Kg de atmosfera.
Puede que ahora mismo este pensando ¿y esa presión está actuando ahora mismo sobre mí? Pues sí, el aire está presionando cada centímetro cuadrado de su cuerpo con una fuerza aproximadamente equivalente a un kilogramo de peso. Su cuerpo lo resiste, y usted ni lo nota… ¡Qué fuerte está! Después de saber esto como que uno no ve tan necesario eso de apuntarse al gimnasio.
Pero cuidado, hay que entender otra cosa, mientras que los sólidos generan presión hacia abajo, y los líquidos tanto hacia abajo como hacia sus costados, los gases generan presión por todo su derredor, razón por la que tienden a ocupar todo el espacio que los contiene.
El aire se compone de moléculas que se encuentran en un movimiento constante en todas direcciones, continuamente estas moléculas chocan unas con otras y contra cualquier otro obstáculo, lo que las hace cambiar de trayectoria, como cuando lanzamos dos canicas y estas se golpean. Esos choques sobre cualquier superficie son los que realmente ejercen la presión.
Si extiende la mano, un kilogramo por cada centímetro de su piel está presionando sobre ella desde arriba, pero también existe una presión por cada centímetro de su piel presionando desde abajo. Aguantas la presión pero no levantas con la palma de la mano 150 Kg de atmosfera tu solito, hay una fuerza que está empujando desde abajo. Y por eso, una vez que consigues separar un poco la hoja de periódico de la mesa, es muy fácil terminar de levantarla, el aire que se cuela entre la hoja y la mesa ejerce una fuerza igual pero de sentido contrario a la que aplicaba la atmosfera sobre la parte superior de la hoja, lo que anula ambas.
Visto esto empecemos a pensar en el aire que está en un recipiente… por ejemplo el aire de sus pulmones, como el aire que contiene en sus pulmones está a la misma presión que el aire que le rodea, pues respira de ese aire, la presión que se ejerce en las paredes internas de sus pulmones es equivalente a la que se realiza contra su pecho, por lo que no se ve aplastado.
¿Pero que ocurre cuando la presión de los gases es distinta fuera y dentro del recipiente?
Si la presión que ejercen las moléculas que rodean el recipiente es mayor que la que ejerce las moléculas que hay dentro del recipiente, este va a tener que ser muy resistente para no comprimirse. Cuando buceamos cerca de la superficie podemos usar un tubo respirador, pero eso que se ve en las películas y dibujos de un personaje en el fondo de un lago respirando a través de un tubo extremadamente largo que asoma en la superficie del agua… imposible, el aire que entraría en los pulmones ejercería una presión sobre las paredes internas de los pulmones mucho menor que la que ejerce el agua sobre el pecho y la espalda, por lo que la musculatura sería incapaz de expandir los pulmones para coger el aire. Como mucho podría ser que mantenga el aire que ya tiene en los pulmones hasta cierta profundidad. Por eso los submarinistas usan bombonas con gas a mayor presión que la atmosférica.
¿Y qué hay del caso contrario? Pues lo que le ha pasado a mi bolsa de patatas. Al ascender la montaña, la presión atmosférica que encontramos es menor, esto es debido a que la columna de aire que queda sobre nosotros hasta el límite superior de la atmosfera es más pequeña que cuando estamos a nivel del mar. Mientras que la bolsa de patatas fue envasada dejando aire en su interior. El aire interno de la bolsa de patatas estaba a una presión mayor que la del aire atmosférico en la montaña, es decir, las moléculas del aire interno golpeaban con más fuerza el interior del paquete de lo que las moléculas del aire del ambiente golpeaban las paredes externas del paquete, lo que llevó a que este se inflase y llegado cierto punto se abriese por sí solo.
Bueno, interensantísimo y muy bien contado e ilustrado. Con ejemplos prácticos, del día a día, se aprende con mayor facilidad. Pero ¿se enseña también con mayor facilidad Antonio?. Gracias por compartir tu conocimiento. Un saludo, Clotilde.
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