Un frasco de agua de 18m de altura es como un bar\u00f3metro de mercurio para medir la presi\u00f3n atmosf\u00e9rica. El bar\u00f3metro real es un tubo de vidrio con un di\u00e1metro aproximado de 6,35 mm, lleno de mercurio, con su extremo abierto invertido sumergido en un peque\u00f1o recipiente lleno de mercurio. En la parte superior, sellada, el mercurio desciende hasta quedar a una altura de unos 76 cm por encima de la superf\u00edcie del recipiente. La longitud de la columna es equivalente a una presi\u00f3n (presi\u00f3n atmosf\u00e9rica o barom\u00e9trica) de – 14.7 libras\/ pulgada cuadrada absoluta (psia) o 1 bar. Si el experimento se realiza durante una tormenta o en la cima de una monta\u00f1a (es lo que hicieron los investigadores de la \u00e9poca, alrededor del 1600 DdC), la altura de la columna de mercurio cae como las ca\u00eddas de presi\u00f3n barom\u00e9trica.
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La columna de mercurio est\u00e1 por encima de la peque\u00f1a balsa de mercurio debido a que la presi\u00f3n atmosf\u00e9rica en la superficie de la piscina lo empuja tubo arriba. El espacio «vac\u00edo» en el extremo cerrado del tubo, en realidad, est\u00e1 lleno de vapor de mercurio. Para ilustrar este punto, se podr\u00eda hacer un bar\u00f3metro con agua de mar en lugar de mercurio (y evitar el contacto f\u00edsico con el mercurio, ya que es muy t\u00f3xico). Si el extremo cerrado de un tubo llenado con agua de mar se elevase gradual y verticalmente sobre el nivel del mar, la columna de agua salada en su interior se elevar\u00eda hasta los 10 m., sin importar la longitud del tubo ni cu\u00e1nto se elevase. Si el tubo fuese lo suficientemente grande como para bucear en \u00e9l, un buceador notar\u00eda que la presi\u00f3n ambiental disminuir\u00eda a medida que fuera ascendiendo por su interior.
Esto funciona exactamente de la misma manera que en el bar\u00f3metro de mercurio,excepto que el l\u00edquido es agua. De hecho, se han constru\u00eddo bar\u00f3metros de agua dulce, pero en vez de 76 cm de altura, son de 11 m de altura (11m altura de agua dulce= 1 atm\u00f3sfera de presi\u00f3n = 76 cm de mercurio = 33pies de columna de agua de mar. El espacio aparentemente vac\u00edo en el extremo superior del tubo est\u00e1 lleno de vapor de agua, a una presi\u00f3n de 0,05 atm\u00f3sferas absolutas (ATA).<\/p>\n
La bomba de succi\u00f3n<\/strong> Buceo en altitud <\/strong> El buceador se encuentra en este mundo artificial con dos probelmas de inmersi\u00f3n muy poco probables. En primer lugar, un buceador que respirase aire a 7 m en la columna de agua, perder\u00eda la consciencia por insuficiencia de ox\u00edgeno (hipoxia), debido a que la presi\u00f3n parcial del ox\u00edgeno a 9.144 m es s\u00f3lo de 0,06 atm o su equivalente al 6% de su presi\u00f3n al nivel del mar. Para evitar la hipoxia, el traje de un astronauta espacial se llena con ox\u00edgeno puro. En segundo lugar, el buceador desarrollar\u00e1 un mal de altura que le provocar\u00e1 una incapacitaci\u00f3n fatal debida a una enfermedad descompresiva (ED), al convertirse en burbujas el nitr\u00f3geno disuelto en sus tejidos. Para evitar la ED, los astronautas respiran ox\u00edgeno puro durante un m\u00e1ximo de cuatro horas a nivel del mar, eliminando as\u00ed el nitr\u00f3geno disuelto antes de que se descomprima a la presi\u00f3n de los trajes espaciales. Piense en este mundo artificial: una columna de aire compresible de m\u00e1s de 330Km de altura es sustituida por una columna de agua de mar de 10m de altura, incompresible. <\/p>\n Cada columna ejerce el mismo peso en la superficie del oc\u00e9ano. Bucear en un bar\u00f3metro de agua ser\u00eda una forma inteligente de ense\u00f1ar ambos concepto de presi\u00f3n, tanto la manom\u00e9trica como la absoluta, si no fuera por la hipoxia y la ED… Hervir en fr\u00edo ¿Por qu\u00e9 la altura de la columna en un bar\u00f3metro de agua de mar est\u00e1 limitada a 10 m y por qu\u00e9 no se puede bombear agua de pozos a m\u00e1s de 11 metros de profundidad? Esto obedece al mismo fen\u00f3meno que la ebullici\u00f3n. A temperatura ambiente, 22 °C, la presi\u00f3n de vapor de agua es de 0,05 atm. Cuando el agua se calienta, su presi\u00f3n de vapor se incrementa, y cuando la temperatura alcanza los 100 °C, la presi\u00f3n de vapor es de 1 atm. As\u00ed, el agua hierve cuando su presi\u00f3n de vapor es igual a la presi\u00f3n absoluta (ambiental). Piensa en ello de otro modo. Cuando se asciende a una monta\u00f1a, al ser la presi\u00f3n atmosf\u00e9rica menor, el agua hervir\u00e1 a una menor presi\u00f3n de vapor (a menor temperatura). Lo contrario es cierto en una olla a presi\u00f3n, donde el aumentar la presi\u00f3n en la olla, se retrasa el punto de ebullici\u00f3n hasta una temperatura m\u00e1s alta. La descompresi\u00f3n de la burbuja<\/strong> Incluso hay una lecci\u00f3n a\u00fan m\u00e1s ex\u00f3tica concerniente a la formaci\u00f3n de burbujas: el vapor de agua abandonar\u00e1 la superficie del agua s\u00f3lo si hay una superficie de gas adyacente. Si no hubiera ninguna superf\u00edcie de gas en el bar\u00f3metro de agua, ser\u00eda posible elevar la columna de agua a miles de metros en el aire y hacer que estuviese adherida al extremo del tubo. Por extra\u00f1o que pueda parecer, la presi\u00f3n en la parte superior de la columna ser\u00eda cientos de veces inferior a la presi\u00f3n atmosf\u00e9rica. Esto ha sido demostrado experimentalmente con agua pura y sobrecalentada, que no hierve aunque la presi\u00f3n de vapor sea cientos de veces mayor que la presi\u00f3n atmosf\u00e9rica. Cuando finalmente de forma una burbuja de vapor de agua pura, es cuando el agua ha llegado al l\u00edmite de su “tensi\u00f3n”, a parte de la resistencia a la fractura. Esto se conoce como la formaci\u00f3n de burbujas “de novo”, o la formaci\u00f3n de burbujas «de la nada.» La realidad es que casi siempre las burbujas se forman a partir de «algo», y ese algo es una peque\u00f1a cavidad de gas, ya sea en el agua de mar o en nosotros. ¿Qui\u00e9n dijo que la f\u00edsica era aburrida?<\/p>\n Sobre el Autor<\/strong><\/p>\n Richard Vann se incorpor\u00f3 al Centro M\u00e9dico y de Fisiolog\u00eda Ambiental de la Universidad de Duke con un doctorado en ingenier\u00eda biom\u00e9dica. Ha investigado la formaci\u00f3n de burbujas y el intercambio de gas inerte. Ha desarrollado t\u00e9cnicas de descompresi\u00f3n utilizadas en buceo cient\u00edfico y por los astronautas de la Estaci\u00f3n Espacial durante las EVAs (*). Vann es el actual Vicepresidente de Investigaci\u00f3n de DAN.<\/p>\n (*) Nota del Traductor: Un frasco de agua de 18m de altura es como un bar\u00f3metro de mercurio para medir la presi\u00f3n atmosf\u00e9rica. El bar\u00f3metro real es un tubo…<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":11373376,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[383],"tags":[],"authors":[1628],"class_list":["post-11385119","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-articulos","authors-richard-vann-es_es"],"acf":[],"yoast_head":"\n
Un bar\u00f3metro de agua y una bomba de aspiraci\u00f3n tienen mucho en com\u00fan. Si abrimos el espacio superior del tubo a la atm\u00f3sfera, el agua cae de nuevo al nivel del mar. Ahora cerremos el espacio superior y hagamos el vac\u00edo con una bomba de succi\u00f3n, aspirando el agua del mar por el tubo. El agua se elevar\u00e1 hasta los 11m y se detendr\u00e1. En un pozo de agua dulce, es imposible bombear el agua desde una profundidad mayor de 11metros por la misma raz\u00f3n que el agua en un bar\u00f3metro de agua dulce no se elevar\u00e1 por encima de los 11m (m\u00e1s adelante explicaremos el porqu\u00e9).
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¿Qu\u00e9 le sucedi\u00f3 al pececillo que nadaba en la jarra de agua en el estanque para tortugas de Shayne Pemberton, y qu\u00e9 le pasar\u00eda a un buceador dentro de un bar\u00f3metro de agua? En primer lugar, hay que recordar que la presi\u00f3n al nivel del mar en la parte inferior de la columna de agua es de 1 ATA, y que la presi\u00f3n en el espacio superior, 11metros m\u00e1s arriba, es de 0,05 ATA (la presi\u00f3n del vapor de agua). Si el buceador ascendiese por el interior de la columna de agua hasta una altura de 5 m, la presi\u00f3n absoluta en este punto ser\u00eda la mitad de una atm\u00f3sfera absoluta (ATA 0.5), lo que equivale a la presi\u00f3n atmosf\u00e9rica a una altitud de 5.486 m. Si el buceador continuara ascendiendo hasta los 7 m, la presi\u00f3n se reducir\u00eda a 0,3 ATA, lo que equivaldr\u00eda a una altitud de 9.144 m. La cima del monte Everest tiene una altura de unos 8.839 m, y el traje de un astronauta espacial esta presurizado a una presi\u00f3n equivalente a una altitud de 9.235 m.
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Aqu\u00ed tenemos una lecci\u00f3n acerca de lo que les sucede a las burbujas que se forman durante la descompresi\u00f3n Las burbujas se forman cuando la suma de todas las presiones parciales de los gases disueltos (nitr\u00f3geno, ox\u00edgeno, di\u00f3xido de carbono, helio, etc) -m\u00e1s la presi\u00f3n del vapor de agua – excede a la presi\u00f3n absoluta Esto se conoce como «sobresaturaci\u00f3n ». Durante el buceo, sin embargo, y a diferencia de la ebullici\u00f3n, la presi\u00f3n de vapor de agua es mucho menor que la presi\u00f3n parcial del nitr\u00f3geno disuelto, por lo que el nitr\u00f3geno, en lugar del vapor de agua, impulsa la formaci\u00f3n de burbujas. Algunos te\u00f3ricos sostienen que durante la descompresi\u00f3n es posible que soportemos valores de sobresaturaci\u00f3n m\u00e1s grandes, antes de que se formen burbujas en la sangre y en los tejidos pero, de existir, estos excesos de sobresaturaci\u00f3n son muy peque\u00f1os. Las burbujas silenciosas («silent bubbles») que no causan ning\u00fan signo o s\u00edntoma de E.D., pueden estar presentes, incluso despu\u00e9s de inmersiones triviales. Controles rutinarios por ultrasonidos en humanos han detectado burbujas en sobresaturaciones tan bajas como puedan ser inmersiones en agua salada a 0,4 atm (-4m). Tal vez las grandes sobresaturaciones en la teor\u00eda de la descompresi\u00f3n representan burbujas silenciosas que son demasiado peque\u00f1as o est\u00e1n en el lugar equivocado para causar s\u00edntomas.
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EVA son las siglas de Actividad Extra Vehicular, lo que normalmente se conoce como «paseos espaciales».<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"