Presion

1. INVESTIGACIÓN DE LA PRESIÓN EN: SOLIDOS, LÍQUIDOS Y
GASES
INVESTIGACIÓN DE
LA PRESIÓN EN:
SOLIDOS, LÍQUIDOS Y
GASES
Agregación, Teoría cinética y Presión.
Investigación y desarrollo sobre la teoría cinética y la presión en los cuerpos en
sus distintos estados.
2014
Juan Ismael Jiménez Descalzo.
Escuela de Adultos Sant Joan d`Alacant. GES II.
15/12/2014

2. II
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ÍNDICE.
1. Estado de agregación de la materia.
1.1. Sólidos.
1.2. Líquidos.
1.3. Gases.
2. La teoría cinética.
2.1. La temperatura de los cuerpos y la teoría cinética.
3. Los cambios de estado.
4. Concepto de presión.
4.1. Definición y unidades.
4.2. Fuerza y presión en sólidos y líquidos.
5. Densidad de un fluido.
5.1. Definición y unidades.
6. La presión hidrostática.
7. Principio de Pascal.
8. La presión en los gases.
8.1. La presión atmosférica.
9. Principio de Arquímedes.
10. Conclusiones.
11. Bibliografía.

3. III
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1. Estado de agregación de la materia.
La materia se presenta en distintas fases o estados, todos con propiedades y características diferentes.
Los más conocidos son cuatro:
Estado sólido.
Estado líquido.
Estado gaseoso.
Estado o fase plasma.
De éste último estado no hablaremos en ésta ocasión.
1.1. Estado sólido: Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Es debido a que las
partículas que los forman están unidas por unas fuerzas de atracción muy grandes, por eso las posiciones
de éstas son casi fijas.
En los sólidos el movimiento de las partículas es vibratorio u oscilante alrededor de posiciones fijas, no se
pueden desplazar a lo largo del sólido. Las partículas en los sólidos se disponen de forma ordenada, con
una regularidad especial geométrica, dando lugar a estructuras cristalinas.
El aumento de la temperatura hace que aumente la vibración de las partículas.
1.2. Estado líquido: Los líquidos al igual que los sólidos tienen volumen constante. Las partículas en los
líquidos están unidas por fuerzas de atracción menores que en los sólidos, por eso pueden trasladarse
con facilidad (las partículas). El número de partículas es muy alto, por eso son frecuentes las colisiones y
fricciones entre ellas.
Debido a ésta movilidad los líquidos no tienen forma y se adaptan al recipiente que los contiene, así
mismo explica las propiedades de fluidez o viscosidad (indica la dificultad con que fluye un líquido. Cuanto
más viscoso es un líquido menos fluido resulta). El movimiento de las partículas es desordenado, pero sin
embargo hay asociaciones de varias de ellas que se mueven como si fueran una sola. Al aumentar la
temperatura aumenta la movilidad (energía).
1.3. Estado gaseoso: los gases, al igual que los líquidos, no tienen forma fija, pero su volumen también es
variable y son fluidos.
Las fuerzas que mantienen unidas sus partículas son muy pequeñas y el número de éstas es muy
pequeño también.
El movimiento de las partículas es desordenado, con choques entre ellas y con las paredes del recipiente
donde se encuentran. Esto explica las propiedades de expansibilidad y compresibilidad de los gases: las
partículas ocupan todo el espacio disponible. La comprensibilidad tiene un límite, si se reduce mucho el
volumen el gas pasará a estado líquido.
Al aumentar la temperatura las partículas se mueven más deprisa y chocan con más fuerza contra el
recipiente, aumentando la presión.
2. Teoría cinética.
El pensamiento humano a lo largo de la historia ha elaborado un modelo de cómo está constituida la
materia, a esto se le conoce como MODELO CINÉTICO MOLECULAR. Con base en éste modelo de
materia, todo está formado por partículas muy pequeñas llamadas moléculas. Estas moléculas están en
continuo movimiento y entre ellas existen fuerzas atractivas, llamadas fuerzas de cohesión. Al estar en
continuo movimiento están a una cierta distancia unas de otras. Entre las moléculas hay espacio vacío.
2.1. La temperatura de los cuerpos y la teoría cinética.
Si se aumenta la temperatura de un sistema material sólido, sus moléculas se mueven más rápidamente y
aumenta la distancia media entre ellas. Por lo tanto la fuerza de cohesión disminuye y llega un momento
en el cual estas fuerzas no pueden mantener las moléculas fijas, las moléculas entonces pueden
desplazarse, el sólido se ha convertido en líquido.
Si continuamos aplicando calor al sistema líquido, las moléculas aumentarán más todavía su rapidez y el
espacio entre ellas será mayor y las fuerzas de cohesión seguirán disminuyendo hasta que las moléculas
se liberen unas de otras y entonces el sistema líquido pasa a gaseoso.

4. IV
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Si invertimos el proceso y disminuimos la temperatura, iremos pasando de un sistema gaseoso a otro
sistema líquido y de un sistema líquido a uno sólido.
3. Cambios de estado.
La materia que nos rodea está en un cambio continuo. Algunos de estos cambios se producen en el
aspecto, la forma o el estado de la materia. A estos cambios se les llama cambios físicos de la materia.
Los cambios de estado son los que se producen por efecto de calor. Hay dos tipos de cambio por el calor:
cambios progresivos y cambios regresivos.
Cambios progresivos son los que se producen al aplicar calor y son: sublimación progresiva, que se da
cuando una materia pasa del estado sólido al estado gaseoso al aplicar calor. Ejemplo: hielo + calor =
vapor.
Fusión: es la transformación de un sólido en líquido al aplicarle calor. Hay que diferenciar lo que es el
punto de fusión, que es la temperatura específica a la que funde cada sustancia. Ejemplo: hierro sólido +
calor = hierro líquido.
Evaporación: es cuando por la acción del calor las partículas de superficie de un líquido pasan a gas. Hay
líquidos que a temperatura ambiente se evaporan, como por ejemplo el agua o el alcohol. Si se sigue
aplicando más temperatura de evaporación pasaríamos a ebullición.
Ebullición: es cuando todas las partículas de un líquido se transforman en gas por acción del calor
aplicado. Para la ebullición también hay una temperatura distinta para cada sustancia, es lo que llamamos
punto de ebullición.

5. V
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Cambios regresivos: Estos cambios se producen por el enfriamiento de las sustancias. Y se distinguen
tres tipos, que son: Sublimación regresiva, éste cambio se da cuando una sustancia en estado gaseoso
pasa directamente al estado sólido.
Solidificación: es cuando un líquido pasa a estado sólido. Como por ejemplo cuando ponemos agua en el
congelador.
Condensación: es cuando un gas pasa a estado líquido. Como cuando te duchas en casa y por efecto de
la condensación se puede ver el vapor de agua en forma de gotas corriendo por los azulejos.
4. Concepto de presión.
4.1. Definición y unidades.
Presión es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que ésta actúa. Cuando sobre
una superficie A se aplica una fuerza F uniforme la presión p se expresa de la siguiente manera: p = F/A.
Unidades de presión: Es el sistema que se utiliza para medir la presión. La unidad de presión del Sistema
Internacional es el pascal, representado por Pa y se define como la presión que ejerce una fuerza de un
newton sobre una superficie de 1m2. Pa = N/m2.
Otras unidades de presión son:
 hPa.- hecto pascal, es la unidad más utilizada. La presión atmosférica media es de 1013,25 hPa.
 mb.- milibar. Es equivalente a un hPa, por lo que la presión media es de 1013,25 mb.
 atm.- Abreviatura de atmósfera, la presión de la superficie de la tierra es nominalmente 1 atm.
 psi.- libra por pulgada cuadrada (pound-force per square inch), es la utilizada en la industria
aeronáutica USA. La presión atmosférica media es de 14,7 psi.
 torr.- Torricelli, recibe el nombre del científico, también denominada mmHg o milímetros de mercurio.
La presión media es de 761,84 torr o 761,84 mmHg.
4.2. Fuerza y presión en sólidos y líquidos.
Como ya hemos indicado la presión es la fuerza que se aplica sobre una superficie sólida, p = F/A. La
fuerza que provoca la presión debe de ser perpendicular a la superficie. Es decir si la fuerza se aplica
diagonalmente sobre el sólido, solo se toma en cuenta la componente vectorial perpendicular a la
superficie. Si la fuerza es paralela a la superficie, no hay presión.

6. VI
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Una fuerza aplicada sobre una pared móvil de un recipiente que contenga un fluido crea una presión que lo
comprime. La compresibilidad es casi nula en los líquidos, aun así el volumen que éste ocupa disminuya al
aumentar la presión.
Los líquidos ejercen una presión hidrostática, la cual crea una fuerza que actúa desde el interior del líquido
perpendicularmente a todas las paredes del recipiente; F = p * A.
Es decir la fuerza es un vector que tiene dirección perpendicular a la superficie y sentido hacia fuera.
5. Densidad de un fluido.
5.1. Definición y unidades.
Toda la materia tiene masa y volumen, la propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de una
sustancia es la densidad. La densidad se define como: el cociente entre la masa de un cuerpo y el
volumen que ocupa; d = m/v.
La unidad de medida en el Sistema Internacional (SI) es el kg/m3, el elemento que se toma comúnmente
como referencia es el agua, cuya densidad es de 1000kg/m3. Para evitar magnitudes tan grandes se
utiliza el g/cm3 (g/cc) que es 1.
Para los gases se utiliza normalmente el gramo por decímetro cubico (g/dm3) o gramo por litro (g/l).
6. La presión hidrostática.
Un fluido en reposo pesa y ejerce presión sobre las paredes y el fondo del recipiente que lo contiene, así
como sobre cualquier objeto sumergido en él. La presión hidrostática ejercida sobre el objeto es
proporcional a la profundidad y la fórmula para averiguarla es: P = d * g * h. De donde P es la presión; d es
la densidad del fluido (kg/m3); g es la aceleración de la gravedad (m/s2); y h es la profundidad desde la
superficie (m).
7. Principio de Pascal.
O Ley de Pascal (filósofo, matemático y físico francés) dice: que la presión ejercida sobre un fluido
incomprensible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual
intensidad en todas las direcciones y puntos del fluido.
Una de las aplicaciones en donde mejor se aprecia el principio de Pascal es en la prensa hidráulica, en
donde una pequeña fuerza en una de las partes de la prensa hace que obtengamos esa fuerza
multiplicada en la otra parte de la prensa.
Esto es debido a lo que venimos viendo durante todo el desarrollo de éste trabajo, si la presión es p = F/S,
y el principio de Pascal dice que esa presión se transmite por igual en todas direcciones tenemos que la
presión generada en uno de los émbolos es igual a la generada en el otro émbolo, es decir p1 = p2. Con lo
cual tenemos que F1/S1 = F2/S2 (nota: A o área es lo mismo que S o superficie).

7. VII
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8. La presión en los gases.
Los gases ejercen presión sobre cualquier superficie con la que entran en contacto, ya que sus moléculas
están en constante movimiento. Ésta, la presión, se define como una fuerza aplicada por unidad de área;
fuerza dividida por el área sobre la que se distribuye P = F/S.
La unidad de presión es el pascal (Pa), que se define como la presión de un newton por metro cuadrado,
por lo que Pa = N / m2.
8.1. La presión atmosférica.
Como ya se ha visto el aire atmosférico o atmósfera es un gas, así mismo también hemos visto que los
gases tienden a ocupar todo el espacio disponible, por lo qué hace presión en todas las direcciones.
Presión atmosférica es la fuerza que hace el aire atmosférico sobre la superficie terrestre.
La presión atmosférica normal es la equivalente a la que ejerce una columna de mercurio de 760 mm de
altura a 0 ºC al nivel del mar. La presión atmosférica se suele expresar en milímetros de mercurio (mmHg)
o Torricelli (torr) lo que es lo mismo que 760 mmHg. A éste valor se le llama atmósfera (atm). En
meteorología la unidad que se utiliza es el milibar (mb), 1 atm equivale a 1013 mb.
Como la presión atmosférica se debe al peso del aire sobre un punto preciso de la tierra, con la altura la
presión disminuye, es decir a mayor altura menor presión. Pero esta disminución de presión no es
proporcional, puesto que el aire como se ha mencionado al principio es un gas y se comprime, lo cual
quiere decir que en la parte baja (a nivel del mar) es más denso, pesa más, y una pequeña subida en
altura significa una gran bajada de presión, mientras a gran altura hay que ascender mucho más para que
la bajada de presión sea equivalente. Todo esto quien lo descubrió fue el científico Torricelli, de ahí el
nombre de la unidad de presión del mismo nombre.
9. Principio de Arquímedes.
El principio de Arquímedes dice que: Cuando un cuerpo se sumerge total o parcialmente en un líquido,
una fuerza de empuje actúa sobre él. Dicha fuerza es vertical y hacia arriba y su magnitud es igual al peso
del líquido desalojado por el cuerpo.
Cuando se sumerge un cuerpo en un líquido actúan dos fuerzas sobre ese cuerpo: El peso del cuerpo que
es vertical y hacia abajo y el empuje que es vertical hacia arriba. Entonces se dan tres casos a saber:
a) El peso es mayor que el empuje (P>E), éste se hunde. Lo que significa que el peso específico del
cuerpo es mayor que el del líquido.
b) El peso es igual al empuje (P=E), éste ni se hunde ni emerge. Esto significa que el peso específico
del cuerpo es igual al del líquido.
c) El peso es menor que el empuje (P<E), éste flota. El peso específico del cuerpo es menor al del
líquido.
De todo esto nos viene la fórmula del empuje, la cual sería: E = m × g = V × d × g; donde E empuje es
igual al peso del líquido desalojado; m es la masa del líquido; g es la fuerza de la gravedad (9,8m/s2); V es
el volumen (m3); y d es la densidad (kg/m3). Y esta fuerza de empuje hidrostático se mide en Newton.
Por eso los objetos parecen pesar menos cuando los manejamos dentro del agua, pero uno de los
ejemplos más claros de la aplicación del principio de Arquímedes son los barcos. Estos flotan pese a estar
hechos de metal, debido al equilibrio entre su peso y el empuje del agua desalojada por la parte
sumergida del barco.

8. VIII
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Según se cuenta, parece ser que el rey le hizo un encargo a Arquímedes para saber si un joyero le estaba robando.
Éste era incapaz de encontrar una respuesta al reto planteado por el rey, hasta que un buen día decidió darse un
baño en agua caliente para relajarse y poder pensar sobre el tema, tan ensimismado estaba que lleno demasiado la
tina de agua y al meterse en ella el agua se derramo, lo cual le permitió descubrir que el agua que se había caído
era el equivalente a la parte de su cuerpo sumergida en ella. De la alegría que sintió salió corriendo desnudo
gritando ¡¡¡Eureka, Eureka!!! (¡lo encontré, lo encontré!).
Y así llego a la conclusión que <<el volumen de un cuerpo es la cantidad de espacio que ocupa>>. Una aplicación
práctica es la medición de volúmenes de cuerpos sólidos irregulares, tales como una piedra, este principio es el
método conocido como Medición de Volumen por Desplazamiento.

9. IX
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10. Conclusiones.
La primera conclusión a la que podemos llegar nada más empezar a realizar éste trabajo es que hay más
estados de la materia de los someramente estudiados aquí. Otra conclusión es lo poco que conocemos
sobre los estados de la materia y sus propiedades físicas, así como de sus aplicaciones en la vida
cotidiana. Posiblemente se deba a eso, a que estamos tan acostumbrados a verlos o a trabajar con ellos
que no hacemos caso o no nos paramos a pensar ni siquiera un poco como sería la vida si estos
científicos a los que hemos estudiado un poquito tales como Torricelli, Pascal o Arquímedes y otros a los
cuales no hemos estudiado pero que sus nombres aparecen dando nombre a principios o magnitudes de
medida tales como Newton.
Hoy sería casi imposible la vida diaria sin esas aplicaciones físicas en cualquier ámbito de nuestra
existencia, vamos entiendo que pueda parecer un poco exagerado, que lo es. Pero a lo que me refiero es
a las comodidades de las cuales disfrutamos sin saber muy bien el porqué o como funcionan los coches,
los barcos, los aviones o el ascensor de casa, la prensa hidráulica que vemos en el taller o con la hemos
trabajado, eso por no hablar de la cocina de vitro cerámica o de inducción. En todas o casi todas las
actividades diarias de nuestra vida estamos aplicando principios de la física mecánica.
Para terminar estas conclusiones, exponer que me ha resultado muy difícil el realizar este trabajo por la
cantidad de información y darme la sensación de que no lo estaba haciendo bien, pues tenía fórmulas y
conceptos los cuales no sabía si eran de la pregunta que tenía que contestar o eran de otra, quizá sea
debido al desconocimiento que citaba anteriormente, pero se me amontonaban las atm, los torr, o los N,
mb o mmHg, posiblemente sea debido a que principalmente el estudio o trabajo a estado centrado sobre
todo en la presión y en cuanto se buscaba cualquier información salía todo agolpado sin orden ni
concierto, con mediciones, fórmulas o magnitudes que costaba darles un cierto orden jerárquico o más
bien un orden cronológico (en esto es donde más he echado de menos las explicaciones o guía de una
profesora/profesor), por lo demás, a resultado de lo más ilustrativo el realizarlo y poder ver que muchas
veces los grandes descubrimientos están basados en la mera observación de lo que sucede alrededor de
uno sin obviar lógicamente el estudio.
No sé si las conclusiones se referían a esto, pero son a las que he llegado. No le veo sentido a volver a
repetir en éstas cual es el experimento de Torricelli, o los principios de Pascal y Arquímedes, tan solo
agradecer a estos científicos y grandes observadores su aportación para hacernos mucho más fácil la vida
diaria, MUCHAS GRACIAS.

10. X
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http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema2/inhttp://cosasdequimicos.blogspo.com.es/2009/11/
estados-de-agregaci%C3%B3n-de-la-materia.htmldex2.htm
http://concurso.cnice.mec.es/
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0280-01/ejem3-lib3.html
www.profesorenlinea.cl
http://recursostic.educacion.es/
http://www.sc.ehu.es/
http://web.educastur.princast.es/
http://science-edu.larc.nasa.gov/SCOOL/Spanish/pressunit-sp.html
www.fisicanet.com.ar
www.es.slideshare.net
www.textoscientificos.com