El aire es más pesado de lo que creíamos

i se nos pregunta cuáles son los componentes químicos del aire, la mayoría de nosotros diríamos que son el nitrógeno (78 por ciento), el oxígeno (21 por ciento), el dióxido de carbono (0,04 por ciento) y el vapor de agua (un 1 por ciento). Pero también están presentes otros componentes cuya existencia es importante. Por ejemplo, el argón (0,9 por ciento, aproximadamente), un gas químicamente inerte que no produce ningún problema para la salud humana.

Viejas mediciones que datan de fechas tan antiguas como 1903 señalaban que el contenido de argón en la atmósfera es de un 0,934 por ciento. Otras más modernas, supuestamente más precisas y exactas, daban un valor más bajo (0,917 por ciento). El nuevo valor publicado en Metrologia nos proporciona una cifra superior: 0,9332 +/- 0,0006 por ciento, cercana a la medición realizada hace 100 años. La incertidumbre actual, sin embargo, es mucho menor, y por tanto creemos que la cifra es muy exacta. El análisis se realizó mediante espectrometría de masa de alta precisión.

El contenido de argón es muy importante para la pequeña comunidad de científicos que trabaja en las mediciones precisas de masa. La razón es sencilla. Recordemos el viejo "enigma": ¿qué pesa más, un kilogramo de plumas o un kilogramo de plomo? Obviamente, si dispusiéramos de una balanza muy exacta, veríamos que la lectura es idéntica, siempre y cuando la medición se realizase en el vacío. Rodeados de aire, sin embargo, el kilogramo de plumas parecería pesar algo menos, debido al principio de Arquímedes (las plumas flotan más que el plomo en el aire).

En sus mediciones de masa, los metrólogos utilizan una ecuación que corrige y compensa el efecto de "flotación" del aire. En dicha ecuación se incluye la densidad del aire, que a su vez incluye un parámetro referido al contenido de argón en la atmósfera. Los diferentes valores históricos del contenido de argón han llevado a diferencias en la densidad del aire de apenas un 0,01 por ciento, o unos 15 microgramos en una masa aparente de un kilogramo de acero inoxidable. Aunque pueda parecer poco, para grandes masas, el resultado final varía mucho en función de la densidad del aire contemplada.

Aunque la densidad del aire es unas 800 veces más pequeña que la densidad del agua, los efectos de flotación en el primero se pueden detectar claramente cuando realizamos mediciones de gran precisión.

Información adicional en: Institute of Physics