En ciencia, la presión es una medida de la fuerza por unidad de área. La unidad SI de presión es el pascal (Pa), que equivale a N / m 2 (newtons por metro cuadrado).
Ejemplo básico
Si tenía 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 aumentara la cantidad de fuerza pero la aplicara sobre la misma área, entonces la presión aumentaría proporcionalmente. Una fuerza de 5 N distribuida en la misma área de 1 metro cuadrado sería 5 Pa. Sin embargo, si también expandiera la fuerza, entonces encontraría que la presión aumenta en una proporción inversa al aumento de área.
Si tuviera 5 N de fuerza distribuidos en 2 metros cuadrados, obtendría 5 N / 2 m 2 = 2.5 N / m 2 = 2.5 Pa.
Unidades de presión
Una barra es otra unidad métrica de presión, aunque no es la unidad SI. Se define como 10,000 Pa. Fue creado en 1909 por el meteorólogo británico William Napier Shaw.
La presión atmosférica , a menudo indicada como p a , es la presión de la atmósfera terrestre. Cuando estás parado afuera en el aire, la presión atmosférica es la fuerza promedio de todo el aire arriba y alrededor de ti empujando tu cuerpo.
El valor medio de la presión atmosférica al nivel del mar se define como 1 atmósfera o 1 atm. Dado que se trata de un promedio de una cantidad física, la magnitud puede cambiar con el tiempo en función de métodos de medición más precisos o posiblemente debido a cambios reales en el medio ambiente que podrían tener un impacto global en la presión promedio de la atmósfera.
- 1 Pa = 1 N / m 2
- 1 barra = 10,000 Pa
- 1 atm ≈ 1.013 × 10 5 Pa = 1.013 bar = 1013 milibar
Cómo funciona la presión
El concepto general de fuerza a menudo se trata como si actuara sobre un objeto de forma idealizada. (Esto es en realidad común para la mayoría de las cosas en la ciencia, y en particular en la física, ya que creamos modelos idealizados para resaltar los fenómenos a los que debemos prestar atención específica e ignorar tantos otros fenómenos como razonablemente podamos). En este enfoque idealizado, si digamos que una fuerza actúa sobre un objeto, dibujamos una flecha que indica la dirección de la fuerza y actuamos 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 través de su mano y empuja contra la palanca distribuida en esa área de la palanca. Para complicar aún más las cosas en esta situación, es casi seguro que la fuerza no se distribuya de manera uniforme.
Aquí es donde entra en juego la presión. Los físicos aplican el concepto de presión para reconocer que una fuerza se distribuye sobre un área de superficie.
Aunque podemos hablar de presión en una variedad de contextos, una de las primeras formas en las que el concepto entró en discusión dentro de la ciencia fue la consideración y el análisis de gases. Mucho antes de que se formalizara la ciencia de la termodinámica en el siglo XIX, se reconoció que los gases, cuando se calentaban, aplicaban una fuerza o presión sobre el objeto que los contenía.
El gas calentado se utilizó para la levitación de globos aerostáticos a partir de Europa en el siglo XVIII, y la China y otras civilizaciones habían hecho descubrimientos similares mucho antes de eso. El siglo XIX también vio el advenimiento de la máquina de vapor (como se muestra en la imagen asociada), que utiliza la presión acumulada dentro de una caldera para generar movimiento mecánico, como el necesario para mover un barco fluvial, un tren o un telar de fábrica.
Esta presión recibió su explicación física con la teoría cinética de los gases , en la que los científicos se dieron cuenta de que si un gas contenía una amplia variedad de partículas (moléculas), entonces la presión detectada podría representarse físicamente por el movimiento promedio de esas partículas.
Este enfoque explica por qué la presión está estrechamente relacionada con los conceptos de calor y temperatura, que también se definen como movimiento de partículas utilizando la teoría cinética. Un caso particular de interés en termodinámica es un proceso isobárico, que es una reacción termodinámica donde la presión permanece constante.
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