¿Qué factores afectan la densidad del aire?

La densidad es la medida de la masa de un material en un volumen de espacio dado. Para un sólido, la densidad permanece constante incluso a medida que cambia su entorno. La densidad de una barra de oro es la misma al nivel del mar, debajo del océano y en la cima del Monte Everest. Para un gas como el aire, la densidad se ve afectada por los cambios de presión, temperatura y humedad. Los cambios en la densidad del aire pueden modificar la facilidad con que se mueve un objeto e incluso pueden causar problemas de salud.

El aire es una mezcla de nitrógeno, oxígeno y otros gases traza. Las moléculas de estos gases generalmente se mueven rápidamente, rebotando entre sí. Cuando el ambiente es una constante sin cambios en la temperatura, la presión o la humedad, la masa de aire en un volumen de espacio dado se mantendrá estable. El valor de la densidad del aire, generalmente dado en kilogramos por metro cúbico, se calcula en lugar de medirse directamente.

Los aumentos o disminuciones en la presión del aire pueden afectar la densidad del aire. Las dos razones principales para los cambios en la presión del aire son la altitud y los sistemas climáticos. De estos, la altitud es la más significativa.

En su mayor parte, el aire se vuelve más denso a medida que aumenta la presión del aire. La presión adicional obliga a las moléculas de aire a estar más juntas, lo que resulta en más masa en el volumen dado. A medida que aumenta la altitud, la presión del aire disminuye: hay menos presión que empuja las moléculas de aire juntas. Esta disminución en la densidad del aire significa que un alpinista a gran altura obtiene menos oxígeno cuando respira. Los pulmones contienen el mismo volumen, pero la menor densidad del aire significa que hay menos oxígeno en el espacio.

La temperatura es el otro factor importante que puede tener un efecto sobre la densidad del aire. Cuando la temperatura aumenta, las moléculas de aire se mueven más rápido y rebotan más lejos; por lo tanto, las temperaturas más altas resultan en una menor densidad del aire. Cuando el aire es más denso, crea resistencia en los objetos que se mueven a través de él. Por ejemplo, una pelota de golf golpeada en un día caluroso en un campo de golf en la cima de una montaña irá más allá de un golpe en un día frío al nivel del mar. La temperatura alta y la presión de aire más baja que se encuentran a gran altura se combinan para bajar la densidad del aire.

Aunque es un efecto relativamente menor, la humedad o la cantidad de humedad en la atmósfera también pueden cambiar la densidad del aire. Sorprendentemente, cuanto más humedad hay en el aire, se produce una menor densidad del aire. Dado que el número de moléculas es constante, cuando el número de moléculas de agua aumenta, el número de moléculas de nitrógeno y oxígeno debe disminuir. El peso molecular del agua es mucho más bajo que el del aire seco cuyo peso está dominado por el nitrógeno y el oxígeno. A alta humedad, por lo tanto, la densidad del aire disminuye debido a la masa reducida en un volumen dado.