El aire es una mezcla de gases, donde destacan el nitrógeno, que representa más del 78% en volumen, y el oxígeno, más del 20% en volumen. También están presentes pero en una menor proporción el dióxido de carbono, el vapor de agua, el argón y otr

El Aire

¿Qué es el aire?

El aire es una mezcla de gases, donde destacan el nitrógeno, que representa más del 78% en volumen, y el oxígeno, más del 20% en volumen. También están presentes pero en una menor proporción el dióxido de carbono, el vapor de agua, el argón y otros.

Como se verá más adelante, la composición del aire cambia según la altura, la localización geográfica, la humedad ambiental y otros factores. Sin embargo, por convención se dice que el aire está compuesto principalmente por:

Composición del Aire

El agua en el aire.

Como se puede ver arriba el vapor de agua tiene una presencia variable en el aire. Cuando en el aire están presentes grandes cantidades de agua, los otros elementos disminuyen su participación en la composición y viceversa.

La participación del agua en el aire varía en 0,5% y 4 % en volumen, haciendo que el aire se denomine “seco” o  “húmedo” dependiendo de la cantidad de agua presente. En la zona de Chile donde vivimos se puede experimentar un aire más seco en Santiago y aire más húmedo en la Costa.

Cuando la humedad en el aire es más elevada el cuidado y la protección que es necesario dar a los artefactos metálicos como autos, aparatos de línea blanca, ventanales, etc. es mayor porque se oxidan con mayor velocidad que en zonas de aire más seco.

El aire en la altura

[pic 1]La composición del aire varía de manera significativa con la altura. A nivel del mar la composición es similar a la que se indica más arriba, pero a medida que aumenta la altura la participación del oxígeno disminuye considerablemente, incluso dentro de la Troposfera. Esto es algo que deben considerar quienes, por ejemplo, practican el montañismo porque la falta de oxígeno afecta severamente las capacidades del hombre. El diseño de los aviones comerciales que vuelan sobre los 10.000 metros también ha debido considerar que a esa altura el oxígeno es muy escaso.

La atmósfera se puede clasificar de diversas maneras:

Los 90 kilómetros inferiores son a menudo llamados “hemísfera”, porque la composición del aire es más constante. Todo el aire sobre esta capa es llamado “hidrosfera”, porque el aire tiene una composición muy diferente. Por encima de los 90 kilómetros sobre la superficie de La Tierra las moléculas de oxígeno se rompen y solo quedan átomos de oxígeno. Por encima de los 100 kilómetros las moléculas de nitrógeno también se rompen. A esta altura, el aire no tiene la composición del aire que conocemos.

La Tropósfera, es la capa de aire más cercana a La Tierra, cuya altura es de unos 11 kilómetros, equivale a un 70% del peso total de la atmosfera y su capa superior se llama “tropopausa”. Cerca de la Antártida, la tropopausa se encuentra a 8-10 kilómetros sobre La Tierra. Sin embargo, en el Ecuador la tropopausa se encuentra más arriba, entre 17 y18 kilómetros de altitud.

La segunda capa de aire, sobre la troposfera (en esta se encuentra la capa de ozono) se llama Estratósfera y se eleva hasta los 40 km. En esta capa la presencia de vapor de agua disminuye hasta hacerse casi nula y la temperatura es estable entre -55°C y -40°C.

Dentro de la estratosfera las radiaciones solares crean ozono (O3) a partir de oxígeno (O2) por lo que a veces se le llama “ozonosfera”.

La mayoría de los compuestos emitidos en la superficie de la Tierra no alcanzan la estratosfera. Provienen de la descomposición por los principales oxidantes de la troposfera (OH, NO3 y ozono) por fotólisis, eliminados por deposiciones secas o húmedas o atrapadas por la tropopausa. Debido a la inversión en la tendencia de la temperatura el intercambio de aire entre la troposfera y la estratosfera es lento. El intercambio vertical de la troposfera puede durar desde horas hasta días; y la mezcla de la estratosfera meses o incluso años.

La tercera capa de aire se llama Mesósfera y llega hasta los 80 km de altitud. Dentro de la mesosfera, las temperaturas vuelven a descender hasta los –90°C.

Pese a que la Mesósfera contiene sólo cerca del 0,1% de la masa total de la atmósfera por debajo de 80 km, es importante por la ionización y las reacciones químicas que ocurren en ella. La atmósfera media está formada por los mismos componentes que la troposfera (sobre todo nitrógeno y oxígeno), pero también contiene algunos gases menores muy importantes, en especial ozono, que, pese a que alcanza su máxima concentración en la estratosfera, a una altitud inferior, provoca el máximo calentamiento solar cerca de la estratopausa. La Mesósfera es distinta de la estratosfera, sobre todo porque el calentamiento del ozono disminuye con la altura desde su valor máximo cerca de la estratopausa y, por tanto, también disminuye la temperatura mesosférica. Esta reducción rápida de la temperatura con la altitud es la principal característica diferencial de la Mesósfera.

La Termósfera o Ionósfera, está situada por encima de los 90 kilómetros sobre la superficie de La Tierra. En esta capa las temperaturas se elevan por encima de los 1.000°C y la densidad del aire es muy baja, provocando que las fuerzas entre las moléculas desaparezcan casi completamente.

La Ionósfera se caracteriza por  sus cargas eléctricas libres.  Algunas de las partículas gaseosas de esta capa son desintegradas en iones y electrones libres por la absorción de la radiación ultravioleta proveniente del sol, radiación que también produce la disociación  de las moléculas de oxígeno y nitrógeno en sus formas atómicas, produciendo temperaturas muy altas.

Por último, la Exósfera es la región atmosférica más distante de la superficie terrestre, llega hasta los 1.000 km de altura y es relativamente indeterminada.

Propiedades de los gases ideales

¿Qué es la presión del aire?

El aire ejerce fuerza sobre los objetos, llamada presión de aire, esta presión se ejerce en todas direcciones. El aire de la atmósfera presiona La Tierra debido a la fuerza de atracción magnética de La Tierra.

La presión del aire se mide utilizando un barómetro y la unidad de presión más común es el hecto Pascal (hPa).

La mayor presión del aire se localiza en la parte baja de la atmósfera, justo sobre el suelo; a medida que aumenta la altura la presión del aire es menor.

La presión media del aire en La Tierra es de 1.013 hPa. Este no es un número exacto y como tal, puede variar.

[pic 2]El físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647), discípulo de Galileo, fue quien determinó por primera vez experimentalmente, en 1643, el valor de la presión atmosférica.

Torricelli tomó un tubo de vidrio cerrado por un extremo, de un metro de longitud aproximadamente, y lo llenó de mercurio; tapó con el dedo el extremo abierto e, invirtiéndolo, lo introdujo por ese extremo en un recipiente que contenía mercurio. Pudo comprobar, al retirar el dedo, que el nivel del mercurio en el interior del tubo descendió hasta quedar la columna de mercurio con una altura de 76 cm sobre la superficie libre del mercurio del recipiente, esto al nivel del mar.

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