Cómo jugar a Tubo de Torricelli
- Elige un tubo y lee en la tarjeta la densidad del líquido, la presión del aire o la altura de la columna.
- La columna se asienta donde su presión iguala la del aire: ρ·g·h = p, con p en pascales (1 kPa = 1000 Pa).
- Escribe tu predicción y pulsa Empezar. La columna baja, o la bomba vacía su tubería, de forma constante.
- Mira la línea naranja: muestra la altura de columna que da tu predicción junto a la real.
¿Cómo puede el aire sostener una columna de líquido?
El aire pesa, y toda la atmósfera que tienes encima presiona sobre todo: unos 101 kPa al nivel del mar, el peso de 10 t sobre cada metro cuadrado. No lo notas porque el aire de dentro y de alrededor empuja igual. En 1643 Torricelli lo hizo visible. Llenó un tubo de vidrio con mercurio, lo invirtió en una cubeta y el mercurio bajó hasta unos 760 mm, dejando el vacío encima. La columna se detiene donde su propia presión en la base, ρ·g·h, iguala el empuje del aire sobre la cubeta: h = p ÷ (ρ·g). Eso es un barómetro: cuando el aire presiona menos, en una montaña o antes de una tormenta, la columna es más baja. El agua es 13,6 veces menos densa que el mercurio, así que un barómetro de agua mediría más de 10 m. El mismo límite vale para una bomba aspirante. No tira del agua; solo quita aire, y el aire de fuera empuja el agua por la tubería, nunca más de unos 10 m al nivel del mar. Por eso los pozos profundos necesitan una bomba en el fondo.
Un modelo de aprendizaje acotado
El tubo tiene el mismo ancho en toda su altura y el espacio sobre la columna es un vacío perfecto (se ignora el vapor del líquido). La columna baja de forma constante durante 2 s desde el tubo lleno hasta su altura de equilibrio, h = p ÷ (ρ·g), sin oscilar; la cubeta es ancha, así que su nivel no cambia. La bomba quita el aire de su tubería de forma constante durante 2 s, así que el agua sube de forma constante hasta llegar a la bomba o hasta que el aire de fuera no puede empujarla más; a menos del 0,05 % del límite aún llega. La altura de una bomba es correcta si el agua llega con un margen de sobra del 2 % como mucho; cualquier otra predicción, con un margen del 2 %. g = 9,8 m/s²; el aire al nivel del mar presiona 101,3 kPa. Se juega en tiempo real.