PRESION

En Física, llamamos presión a la relación que existe entre una fuerza y la superficie sobre la que se aplica:

P = F/S

Dado que en el Sistema Internacional la unidad de fuerza es el newton (N) y la de superficie es el metro cuadrado (m2), la unidad resultante para la presión es el newton por metro cuadrado (N/m2) que recibe el nombre de pascal (Pa)

1 Pa = 1 N/m2

Otra unidad muy utilizada para medir la presión, aunque no pertenece al Sistema Internacional, es el milímetro de mercurio (mm Hg) que representa una presión equivalente al peso de una columna de mercurio de 1 mm de altura. Esta unidad está relacionada con la experiencia de Torricelli que encontró, utilizando un barómetro de mercurio, que al nivel del mar la presión atmosférica era equivalente a la ejercida por una columna de mercurio de 760 mm de altura. 

En este caso la fuerza se correspondería con el peso (m·g) de la columna de mercurio por lo que

P = m·g/S

Como la masa puede expresarse como el producto de la densidad por el volumen (m = d·V), si sustituimos será:

P = d·V·g/S

y dado que el volumen es el producto de la superficie de la base por la altura (V = S·h), tenemos

P = d·S·h·g/S

 

que podemos simplificar quedando:

P = d·g·h

que nos permite calcular la presión en función de la densidad, la intensidad del campo gravitatorio y la altura de la columna.

Sustituyendo los correspondientes valores en la ecuación anterior tenemos que:

P = d·g·h = 13600 kg/m3 · 9,8 N/kg · 0,76 m ˜ 101300 N/m2 = 101300 Pa

En este trabajo usaremos la atmósfera (atm) y el milímetro de mercurio (mmHg):

1 atm = 760 mm Hg

 

Según la teoría cinética, la presión de un gas está relacionada con el número de choques por unidad de tiempo de las moléculas del gas contra las paredes del recipiente. Cuando la presión aumenta quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo es mayor.

El simulador de arriba cuenta el número de choques contra una de las paredes del cubo y el tiempo transcurrido. La cantidad de choques por segundo, o frecuencia, se va calculando dividiendo la cantidad de choques entre el tiempo transcurrido.

En cada choque se aplicará una fuerza sobre la pared que dependerá de la masa y de la velocidad de la molécula y la relación entre esta fuerza y la superficie de la pared nos daría la presión. La presión está relacionada con la frecuencia de estos choques ya que de ella dependerá la cantidad total de fuerza que se aplique sobre las paredes en cada unidad de tiempo.

Si te fijas, la frecuencia de los choques no es siempre igual porque tenemos sólo unas pocas moléculas. Si en lugar de 6 hubiera varios miles de millones encontraríamos que la frecuencia es un valor constante, pero no podemos hacerlo porque la informática también tiene sus limitaciones.

Debido a que en un gas el número de moléculas es del orden de 1023, la cantidad de movimiento transferida a la pared es constante y uniforme en todos los puntos en situación de equilibrio térmico. En otras palabras, la presión en un gas es la misma en todos los puntos del recipiente cuando existe equilibrio térmico.