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¿Cómo vuela un avión? (II)

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En la primera entrada de este artículo definimos una serie de conceptos físicos relacionados con la atmosféra. Hoy hablaremos sobre la densidad del aire y definiremos la atmósfera tipo.

Densidad del aire

La densidad de un cuerpo se define como la cantidad de masa por unidad de volumen:

Densidad

Es decir, si encerramos una cierta cantidad de aire en un volumen concreto, podremos calcular su densidad. De forma intuitiva podemos concebir que la densidad del aire (1.2 kg/m3) será menor que la del agua (1000 kg/m3), ya que en un metro cúbico tenemos una mayor cantidad de masa de agua que de aire.

Ya vimos en el artículo de ¿Cómo vuela un globo? que la diferencia de densidades era la responsable de que un objeto se elevase. Y en la primera entrada analizamos que la presión y la temperatura del aire dependen de la altura. No obstante, ¿se ve afectada también la densidad del aire por algún otro factor o permanece constante?

Según la ley de Bolye, a temperatura constante, los volúmenes ocupados por un gas son inversamente proporcionales a las presiones a las que está sometido.

Bolye

Y como hemos visto que la densidad relaciona la masa con el volumen, la densidad de un gas aumentará o disminuirá en relación directa con la presión.

Por otro lado, la ley de dilatación de los gases de Gay-Lussac afirma que la dilatación de los gases depende de la temperatura. Si aplicamos calor a un cuerpo, éste se dilatará y ocupará más volúmen. Así, si una misma masa ocupa más volumen, su densidad será menor y podemos concluir que la densidad del aire cambia en proporción inversa a la temperatura: a mayor temperatura, menor densidad.

No obstante nos encontramos con el primer problema. En la primera entrada de este artículo vimos que al aumentar la altura, la presión atmosférica disminuye y por tanto la densidad también. Sin embargo, la temperatura también disminuye con la altura y por tanto la densidad aumenta. ¿Cuál es la variación total? La repuesta es que el cambio de presión influye en mayor medida que el de la temperatura, por lo que concluimos que a mayor altura, menor densidad del aire.

Atmósfera tipo

La atmósfera tipo, definida por la Organización de Aviación Civil International (OACI), es una atmósfera hipotética basada en medidas climatológicas y que sirve como patrón de referencia. Define una serie de valores como por ejemplo, temperatura de 15º C y presión 760 mm al nivel del mar o un gradiente térmico de 1,98º por cada 1000 pies.

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