Presión atmosférica dentro de una habitación cerrada

De la ley de Pascal, sabemos que la presión es isotrópica, lo que significa que en un lugar dado en un fluido, actúa por igual en todas las direcciones. Entonces, en un lugar dado, la fuerza horizontal por unidad de área que actúa sobre una pequeña superficie vertical es la misma que la fuerza vertical por unidad de área que actúa sobre una pequeña superficie horizontal.

Por lo general, una habitación no está sellada herméticamente, por lo que no está totalmente separada de la atmósfera. Cualquier conexión entre la habitación y la atmósfera permite que la presión se iguale (mediante el flujo de aire hacia adentro o hacia afuera). Como dijimos anteriormente, la presión también actúa horizontalmente, por lo que el aire puede pasar a través de una grieta vertical con la misma facilidad que a través de una grieta horizontal. En una casa, normalmente hay rejillas de ventilación en el ático que permiten la comunicación con la atmósfera.

Si la habitación estuviera totalmente herméticamente sellada de la atmósfera, entonces podría imponer cualquier presión de aire que quisiera dentro de la habitación. No tendría que coincidir con la presión atmosférica exterior. Pero, las fuerzas en las paredes podrían ser bastante grandes entre el interior y el exterior como resultado de la diferencia de presión, y tendrías que tener mucho cuidado para que la habitación no implosionara o explotara. Cuando ocurren tornados, la presión atmosférica exterior cae sustancialmente, y se recomienda a las personas que abran las ventanas (para permitir que las presiones se igualen) para evitar que las ventanas exploten (o incluso peor).

Este es un duplicado en lo que respecta a la presión atmosférica.

Siempre que el recipiente no sea hermético, se igualará la presión. Para entender por qué la presión se iguala, uno tiene que ver las derivaciones de la ley de los gases ideales, PV=RT usando mecánica estadística, por ejemplo aquí . El atributo "ley" es indicativo de una ley termodinámica, que se observó que se cumple, no se derivó. Solo después de la comprensión usando mecánica estadística se podría derivar.

El gas en un recipiente hermético mantendrá la presión que tenía cuando estaba en equilibrio con la atmósfera a menos que cambien las temperaturas. Los movimientos de las moléculas de gas ejercen una presión cinética efectiva sobre cualquier superficie sobre la que inciden (recuerde que la presión es fuerza sobre el área) de acuerdo con la ley de los gases ideales.

La palabra "habitación cerrada" es ambigua. Si primero se abrió la habitación y luego se cerró, sin bombear todo el aire (creando un vacío), las condiciones de presión seguirían siendo las mismas, porque todavía habría aire dentro de la habitación.

Sin embargo, si hubiéramos bombeado todo el aire, nuestros capilares sanguíneos se colapsarían, ya que nuestra presión interna es de 1 pascal y excede la presión externa en 100000 Newtons.

Para entender lo que quiero decir, piense en cómo un lagarto puede adherirse a una pared, o cómo funcionan las bombas de succión (en los juguetes de arco y flecha). El principio básico es que se crea vacío en la superficie de contacto. De tu curso de mecánica podrías dibujar fácilmente un DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE y notar las fuerzas debido a la presión, explicando la succión.

Tenga en cuenta que las fuerzas a lo largo de la dirección horizontal no importan porque la presión del aire sería igual en ambos lados

No entiendo cómo, con este modelo de presión atmosférica, se puede explicar la razón de la presión atmosférica en una habitación cerrada, digamos.

Llevemos su habitación cerrada al extremo, un tanque sellado que contiene un gas en el espacio profundo. No hay necesidad de preocuparse por la gravedad o el hecho de que la atmósfera de la Tierra esté expuesta al vacío. La presión del gas en el tanque es una función de la densidad, composición y temperatura del gas.

Idealmente, la relación entre presión, densidad, composición y temperatura es una función muy simple,$P=\rho R^\ast T$, dónde$P$es la presión del gas,$\rho$es la densidad del gas,$R^\ast$es una constante que es específica de la composición del gas, y$T$es la temperatura absoluta del gas. Alternativamente,$PV=nRT$, dónde$n$es el número de partículas y$R$es la constante universal de los gases. Ambos$P=\rho R^\ast T$y$PV=nRT$son expresiones de la ley de los gases ideales . Debe comprender la ley de los gases ideales y sus ramificaciones para comprender el comportamiento de los gases reales.

El comportamiento del gas en ese tanque sellado no es tan simple en un dominio donde la gravitación no es despreciable. La presión en ese tanque de gas sellado idealizado ya no es uniforme cuando ese tanque de gas está en reposo sobre la superficie de la Tierra y el gas está en un estado de equilibrio. Un experimentador cuidadoso encontrará que la presión varía con la altura. Esto se debe a que el gas se encuentra en un estado de equilibrio hidrostático .

La respuesta es la gravedad. Ningún tipo de habitación o contenedor es impermeable a la gravedad, su fuerza empuja las moléculas de aire por igual, ya sea dentro o fuera de una habitación sellada.