Secundaria Teoría: presión negativa.

[Ingun]

Hola a todos,

Estoy teniendo problemas para comprender la teoría y el concepto de la presión negativa. Os comento lo que yo entiendo, y mis dudas, a ver si me podéis ayudar.

Hasta ahora, pensaba que la presión negativa consistía en una fuerza/área que se producía, por ejemplo, cuando tapabas una jeringuilla de plástico por el extremo de la aguja y estirabas el émbolo. Había una fuerza bastante fuerte que se resistía a tirar de éste. Después de estudiar los temas de presión y demás, está claro que eso era un error, dado que se trataba de la presión atmosférica que empujaba en émbolo hacia dentro, porque aumentaba el volumen del gas que había dentro de la jeringuilla.

El experimento teórico me dice que si tienes esa jeringuilla tapada medio llena de un fluido dentro de un recipiente al vacío, anulado la presión exterior, ocurre que:

1) Si es un gas, se expande reduciendo la presión que ejerce según gases ideales. ¿Es así?

2) Si es un líquido, es distinto. No puede expandirse y genera una presión negativa con una gran resistencia. ¿Es así? Mi libro también menciona que en algunos casos, el émbolo se podría separar del líquido y deslizarse con normalidad sin problemas, ¿en qué casos esto ocurre así?

3) Finalmente, se concluye la explicación con un experimento: un manómetro cerrado conectado a una cámara de vacío. El líquido, cuando la válvula de vacío está abierta a la atmósfera, se mantiene al mismo nivel en el tubo y en la cámara de vacío. Pero cuando en la cámara de vacío se genera vacío, el líquido sube por el tubo. No sé si he logrado explicarme, pero no entiendo el porqué el líquido sube por el tubo por encima del nivel de la cámara de vacío. Se supone que en el tubo, por encima del líquido, también hay vació. ¿Cómo actúa la presión negativa en este caso?


Como siempre, muchas gracias a todos por vuestra atención. Un saludo!

[pod]

Re: Teoría: presión negativa.

La presión en términos absolutos no puede ser negativa. Siempre es positiva (al contrario de lo que pensaba Van Gaal).

Cuando decimos "presión negativa" en realidad estamos hablando en términos relativos. Significa que donde hay esa presión negativa hay "menos presión" que en otros sitios. Si ponemos una pared física entre esas dos regiones aparece hacia cada lado una fuerza $F = S P$. Como la superficie, S, es la misma, la fuerza mayor se dará donde haya más presión. Por lo tanto, tendremos una fuerza neta hacia la región de menor presión (de "presión negativa").

Esa pared física puede ser el pistón de una jeringuilla o el líquido de un manómetro. Si se puede mover, la pared se verá arrastrada hacia el lugar donde haya menos presión. Eso es lo que pasa en los ejemplos 1 y 3. Ahora bien, al moverse la pared, el volumen de los recipientes cambia, lo que lleva a que las presiones tiendan a equilibrarse. Eso es lo que ocurre en 1. Ahora bien, si uno de los lados está vacío, la historia es diferente: por mucho que se comprima el vacío su presión nunca aumentará. Por lo tanto, la pared se continuará moviendo hasta que sea físicamente posible.

En el caso 2... Por contra de lo que se suele pensar, líquido y gas no son cualitativamente diferentes. Sólo cuantitativamente. Es posible pasar de líquido a gas, y viceversa, sin transición de fase (es decir, sin "hervir"). En el agua no se puede hacer en condiciones ambientales, pero a altas presiones sí es posible. Así que lo que pasa en estos experimentos es cualitativamente lo mismo, sólo que la fase líquida es menos compresible, se dilata menos al cambiar de temperatura, etc.

Por otra parte, si estamos en condiciones donde sí hay diferencia entre líquido y gas (como pasa con el agua en condiciones ambientales), si reduces mucho la presión a un líquido que está a cierta temperatura, lo más probable es que hierva y se convierta en gas. Así que el pistón de la jeringuilla seguramente saldrá disparado y te quedarás sin prácticamente líquido.