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Laboratorio De Termodinámica Práctica 6 Presión El término presión hidrostática se refiere al estudio de la presión a diferentes profundidades en los fluidos sin movimiento. Un fluido es una sustancia que puede escurrir fácilmente y que puede cambiar de forma debido a la aplicación de pequeñas fuerzas. Por lo tanto, el término fluido incluye tanto a los líquidos y gases. Presión (P): La presión en cualquier punto de la frontera de un sistema es la razón de la fuerza normal, F, normal ejercida sobre un área, A. Es una propiedad intensiva. En el SI se utiliza el Pascal [Pa], definido como [N/m2]. Matemáticamente: = 𝐹 /𝐴 Presión absoluta (Pabs): Es la presión en un punto determinado del sistema ya que se mide con respecto a una presión igual a cero. Presión manométrica (Pman): Es la diferencia entre la presión absoluta de un sistema y la presión atmosférica. La lectura de un manómetro es un ejemplo de presión relativa y ésta puede ser positiva o negativa. Presión manométrica positiva (Pman): Es la diferencia entre la presión absoluta de un sistema y la presión atmosférica, siendo la presión del sistema mayor que la presión atmosférica. En este caso la presión absoluta del sistema se calcula como: Pabs = Patm + Pman Presión manométrica negativa (Pvac): Es la presión que se presenta cuando la presión atmosférica es mayor que la presión absoluta de un sistema (comúnmente se conoce como presión vacuométrica). La presión absoluta de un sistema cuyo valor de presión manométrica es negativo y se calcula como: Pabs = Patm - Pvac Presión barométrica o atmosférica (Patm Pbar): Es la presión que ejerce la atmósfera, es decir, el peso de la atmósfera que hay por encima de un área. Normalmente se conoce como presión barométrica debido a que puede ser determinada utilizando un barómetro de Torricelli. Su valor depende de la ubicación geográfica y el clima local. La atmósfera estándar se utiliza como valor de referencia y se define en función de la altura de una columna de mercurio que es soportada a nivel del mar en un barómetro de Torricelli, definiéndose así, como la presión ejercida por una columna de mercurio, cuya longitud es precisamente de 760 [mm]Hg a una temperatura correspondiente al punto de fusión del agua sometido a una aceleración gravitacional estándar. Equivalencia de la Presión atmosférica en otras unidades: 29.92 1 1.013 101 325 14.7 [psi] 10.33 1.043 [in]Hg [atm] [bar] [Pa] [m]H2O [kgf/cm2] Manómetro: Un manómetro es un instrumento que permite obtener el valor de la presión de un sistema. Puede consistir en un tubo en forma de U que contiene un líquido. Un extremo del tubo está a una presión P que se desea medir (la del sistema) y el otro, en contacto con la atmósfera, está a una presión Pa. Medir esta diferencia de presión en términos de la altura de una columna de líquido. Desarrollo. 1. Sumergir la campana de inmersión, conectada al manómetro diferencial, en cada uno de los líquidos contenidos en los vasos de precipitados de 1 litro. Observar cómo cambia el nivel del líquido manométrico contenido en el manómetro diferencial al ser sumergido en cada líquido desconocido mientras se varía la profundidad en cada uno de ellos. 2. Utilizando el manómetro diferencial y los líquidos proporcionados: Tomar lecturas de la diferencia de niveles del líquido manométrico que se establece entre los ramales del manómetro cuando se sumerge la campana de inmersión a distintas profundidades en un líquido estático. Repetir el procedimiento para cada uno de los líquidos proporcionados. 3. Calcular las diferencias de presión obtenidas. 4. Convertir los valores obtenidos de presión relativa o manométrica a valores de presión absoluta. 5. Realizar y analizar el gráfico. Resultados Fluido 1(Agua) PCDMX=73420[Pa] EVENTO h[m] Z[m] Prel[Pa] Pabs[Pa] 1 0.10 0.12 1173.6 74593.6 2 0.09 0.108 1056.24 74476.24 3 0.08 0.09 880.2 74300.2 4 0.07 0.085 831.3 74251.3 5 0.06 0.074 723.72 74143.72 6 0.05 0.06 568.8 73988.8 7 0.04 0.05 489 73909 8 0.03 0.038 371.64 73791.64 9 0.02 0.025 244.5 73664.5 10 0.01 0.012 117.36 73537.36 Modelo matemático: Pabs vs Profundidad Pabs(h)= 11462.4[N/m^3]*h[m] + 73435.204 [Pa] El significado de la pendiente= 11462.4 es el producto entre la densidad y la gravedad, por lo tanto sus unidades son Kg/m3 * m/s2= N/m3. La densidad del fluido usado (agua) se obtiene de la ecuación anterior: g=11462.4 =11462.4/g =11462.4/9.78 = 1179.09 kg/m3 Fluido 2(anticongelante) EVENTO h[m] Z[m] Prel[Pa] Pabs[Pa] 1 0.10 0.139 1555.17648 74975.17648 2 0.09 0.125 1398.54 74818.54 3 0.08 0.112 1253.09184 74673.09184 4 0.07 0.10 1118.832 74538.832 5 0.06 0.088 984.57216 74404.57216 6 0.05 0.082 917.44224 74337.44224 7 0.04 0.072 805.55904 74225.55904 8 0.03 0.058 648.92256 74068.92256 9 0.02 0.045 503.4744 73923.4744 10 0.01 0.035 391.5912 73811.5912 Modelo matemático: Pabs vs Profundidad Pabs(h)= 12585[N/m^3]*h[m] + 73686 [Pa] 1286.80 kg/m3 Conclusión. Se cumplió el objetivo de calcular la presión relativa y absoluta con un manómetro para un fluido estático. Con los datos experimentales pudimos establecer el modelo matemático para la presión. Se puede notar una variación constante del incremento de la presión respecto con la profundidad, obteniendo casi un modelo lineal idóneo. Con el experimento nos dimos cuenta de que no se necesita aparatos de medición más complejos, ya que las bases teóricas que vimos en el previo y el sencillo sistema del tubo U, nos sirvieron para obtener las presiones. Gráfico de Presion vs Profundidad - Agua Valores Y 0.1 0.09 0.08 7.0000000000000007E-2 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 74593.600000000006 74 476.240000000005 74300.2 74251.3 74143.72 73988.800000000003 73909 73791.64 73664.5 73537.36 Profunidad[m] Presion Gráfico de Presion vs Profundidad - Anticongelante Valores Y 0.1 0.09 0.08 7.0000000000000007E-2 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 74975.176479999995 74818.539999999994 74673.091839999994 74538.831999999995 74404.572159999996 74337.442240000004 74225.559039999993 74068. 922560000006 73923.474400000006 73811.591199999995 Profunidad[m] Presion
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