Laboratorio 1-Ciencias de los materiales

Vista previa del material en texto

1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conocimientos básicos para 
el uso de un Laboratorio 
Tener conocimiento y entendimiento 
de las normas de seguridad es de suma 
importancia para la prevención y 
disminución máxima posible de los 
accidentes en el laboratorio. Los 
estudiantes deben identificar las 
distintas situaciones riesgosas que 
puedan tener lugar dentro del área de 
trabajo por ejemplo incendios o 
explosiónes . 
Alguna de estas medidas preventivas 
son: 
1. Conocer la ubicación de botones 
de emergencia para cortar los circuitos 
eléctricos, con la excepción de las 
luces. 
2. Conocer la localización del equipo de 
extinción y alarmas contra incendios 
 
3. Poseer en todo momento números 
de emergencia 
 
4. Reportar cualquier falla o 
funcionamiento anormal en los equipos 
de laboratorio 
5. Debe conocer la localización del kit 
de primeros auxilios y saber cómo se 
debe utilizar el equipo de lavado de los 
ojos y la ducha . 
 
6. No se debe trabajar en el laboratorio 
de ciencia de los materiales a menos 
que un instructor o técnico calificado 
este presente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. Las cortaduras o las quemaduras 
de cualquier tamaño deben ser 
reportadas al instructor de inmediato, 
este decidirá si se utilizan de inmediato 
los procedimientos de primeros auxilios o 
si es enviado al centro médico de la 
universidad para ser tratado. 
 
8. Se deben utilizar anteojos de 
seguridad cuando se utilicen lijadoras, 
cortadoras de potencia ,cinceles, 
martillos, etc. 
 
9. En caso de que una gota de ácidos 
y/o soluciones causticas caiga en sus 
ojos, en forma rápida y continua deberá 
frotarse los mismos con abundante agua 
y solicitar la ayuda por parte del 
instructor. 
 
9. Debido a que los laboratorios de 
ciencia de los materiales contienen 
muchos líquidos corrosivos y/o 
venenosos muy peligrosos, no debe 
tomar nada utilizando vasijas o vidriería 
del laboratorio. Fuera de esto, no se debe 
ingerir líquidos o comidas dentro de los 
laboratorios. 
 
10. El alcohol que está disponible en el 
laboratorio para la preparación de 
especímenes a ser utilizados en los 
exámenes metalográficos, es alcohol 
metílico desnaturalizado; este es un 
líquido altamente venenoso el que no 
debe tomarse ni ser ingerido. 
 
11. Debe procurarse el no regar ningún 
líquido en el piso o en ninguna otra 
superficie plana en el laboratorio. 
Normas de seguridad en el laboratorio. 
 
 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PREPARACIÓN DEL REPORTE DE 
LABORATORIO 
El informe debe poseer un estilo de la 
escritura técnica y científica, diferente a la 
utilizada en por ejemplo los libros de 
literatura. Se debe evitar el lenguaje tipo 
coloquio; por el contrario, se deben expresar 
las ideas en una forma simple y en un 
español gramaticalmente correcto. 
Algunas de las recomendaciones a seguir 
son: 
1. Una página de presentación donde 
debe indicar la Universidad, , el título, 
el nombre del estudiante, el nombre 
del instructor y la fecha en la que se 
somete el reporte. 
2. En forma breve señalar el propósito o 
los fines que se persiguen en el 
experimento, no debe exceder dos 
párrafos. 
3. Presentar una lista del equipo utilizado 
y en forma breve mencionar las 
características específicas de cada uno 
4. Expresar el procedimiento utilizado en 
el experimento. Debe reflejar las 
facilidades disponibles en el 
laboratorio en donde se condujo el 
experimento. 
5. Presentar los Resultados 
experimentales. obtenidos durante la 
elaboración del experimento, se 
pueden utilizar tablas, graficas, 
figuras y/o fotografías. 
6. Estas deben ser enumeradas y 
complementadas con un título que 
describa de que se trata la figura, 
tabla o fotografía. 
 
Cuando se trata de gráficas, se debe 
prestar especial atención a las escalas 
utilizadas de manera que se obtengan 
curvas con un significado real de lo que 
los resultados indican. 
6. La discusión de resultados debe estar 
constituida por una discusión de los 
datos experimentales obtenidos y debe 
incluir las posibles fuentes de error y la 
forma en que estos errores pueden 
haber afectado los resultados. También 
se puede incluir una correlación o 
comparación entre los resultados 
obtenidos y los que se pueden haber 
obtenido a través de la teoría con una 
explicación relativa a sus discrepancias. 
7. Las conclusiones. Deben incluir sus 
reflexiones personales del experimento 
y si se logro la meta de reforzar las 
teoría sobre el tema. 
8. Se debe proveer una lista 
numerada de libros científicos o 
artículos de los que usted hizo 
referencia durante la elaboración de 
este reporte. 
EL USO DE ESTÁNDARES 
 
Durante un experimento para determinar 
las propiedades físicas, químicas o 
mecánicas de un material, siempre existen 
variables cuya magnitud afectan las 
lecturas tomadas y por lo tanto afectan los 
resultados obtenidos. Esto lleva a la 
necesidad de estandarizar las 
especificaciones y los métodos de prueba 
de manera que los resultados de pruebas 
idénticas puedan ser comparados. 
 
 
 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esto está basado en lograr un balance 
entre exactitud y pasos prácticos. Es por 
esta razón que sociedades de ingeniería, 
instituciones gubernamentales y 
asociaciones manufactureras en cada 
país trabajan juntas para establecer 
comités de especialistas que elaboren 
estándares para cada prueba 
comúnmente utilizada, las que deben ser 
adheridas a los procedimientos cada vez 
que se haga la prueba. 
 
En el área de pruebas de los materiales y 
metalurgia, en los Estados Unidos, se 
sigue siempre los estándares 
desarrollados por la American Society 
for Metals (ASM) y la American Society 
for Testing and Materials (ASTM); 
American Society of Mechanical 
Engineers (ASME); National 
ASSociation of Corrotion Engineers, 
International (NACE, International. Para 
cada prueba, existe una publicación en la 
que se especifica en forma precisa los 
estándares para hacer la prueba. 
Como debe esperarse, cada una de estas 
publicaciones tiene un código 
alfanumérico o designación a la que hay 
que referirse cuando se ordena una 
publicación o se escribe un reporte de 
una prueba. Un breve resumen de los 
estándares para pruebas comúnmente 
utilizadas está preparado y será entregado 
por el instructor. 
 
 
 
 
 
 
 
CONCLUSIONES 
 
• Se concluyó que es de vital 
importancia tener conocimiento 
pleno de las normas de seguridad 
a seguir en el laboratorio ya que 
estas permiten reducir y prevenir 
riesgos que podrían poner en 
peligro la salud 
• Es relevante seguir las indicaciones 
del instructor y del instructivo de 
seguridad ya que es posible estar 
en contacto con 
• reactivos que pueden ser nocivos 
para la salud. 
 
Algunas asociaciones de estándares 
internacionales. 
 
 5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
𝑾 = 𝟏. 𝟎𝟎 𝑳𝒃𝒎 (𝟑𝟐. 𝟏𝟕𝟒
𝒇𝒕
𝒔𝟐
) (
𝟏 𝒍𝒃𝒇
𝟑𝟐. 𝟏𝟕𝟒 𝒍𝒃𝒇.
𝒇𝒕
 𝒔𝟐
) 
𝑾 = 𝟏. 𝟎𝟎 𝒍𝒃𝒇 
La masa es la misma sin importar su 
ubicación. Sin embargo, en algún otro 
planeta cuyo valor de la aceleración 
gravitacional es diferente, el peso de 1 lbm 
diferiría del valor calculado a 
1.3 SISTEMAS CERRADOS Y 
ABIERTOS 
Los sistemas se pueden considerarse 
cerrados o abiertos. 
Un sistema se define como una cantidad de 
materia o una región en el espacio elegida 
para análisis. La masa o región fuera del 
sistema se conoce como alrededores. La 
superficie real o imaginaria que separa al 
sistemade sus alrededores se llama 
Frontera. 
Un sistema cerrado conocido también como 
masa de control, consta de una cantidad fija 
de masa y ninguna otra puede cruzar su 
frontera. Pero la energía en forma de calor o 
trabajo sí. De prohibirse que la energía cruce 
la frontera, entonces se trata de un sistema 
aislado. 
Un sistema abierto o un volumen de control, 
como suele llamarse, es una región elegida 
apropiadamente en el espacio. 
Generalmente encierra un dispositivo que 
tiene que ver con flujo másico, como un 
compresor, turbina o tobera. El flujo por 
estos dispositivos se estudia mejor si se 
selecciona la región dentro del dispositivo. 
Tanto la masa como la energía pueden 
cruzar la frontera. Las fronteras de un 
volumen de control se conocen como 
superficie de control, y pueden ser reales o 
imaginarias. 
 
 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Al igual que en un sistema cerrado 
también puede haber interacciones de 
calor y trabajo, además de interacción de 
masa. 
 
1.4 PROPIEDADES DE UN 
SISTEMA 
Cualquier característica de un sistema se 
llama propiedad. Algunas propiedades 
muy familiares son presión P, 
temperatura T, volumen V y masa m. La 
lista se puede ampliar para incluir 
propiedades menos familiares como 
viscosidad, conductividad térmica, 
módulo de elasticidad, coeficiente de 
expansión térmica, resistividad eléctrica 
e incluso velocidad y elevación. 
Se considera que las propiedades son 
intensivas o extensivas. Las propiedades 
intensivas son aquellas cuyos valores 
dependen del tamaño o extensión del 
sistema. 
. 1.5 DENSIDAD Y DENSIDAD 
RELATIVA 
La densidad se define como la masa por 
unidad de volumen. 
 
 
 
En general, la densidad de la mayor parte 
de los gases es proporcional a la presión e 
inversamente proporcional a la 
temperatura. Por otro lado, los líquidos y 
sólidos son en esencia sustancias no 
comprensibles y la variación de su 
densidad con la presión es por lo regular 
insignificante. Algunas veces la densidad 
de una sustancia se da como relativa a la 
densidad de una sustancia bien conocida 
Entonces, se llama gravedad específica, o 
densidad relativa y se define como el 
cociente de la densidad de una sustancia 
estándar a una temperatura especificada 
1.6 ESTADO Y EQUILIBRIO 
Considere un sistema que no experimenta 
ningún cambio: en estas circunstancias, 
todas las propiedades se pueden medir o 
calcular en el sistema, lo cual da un 
conjunto de propiedades que describe por 
completo la condición o el estado del 
sistema. 
La termodinámica trata con estados de 
equilibrio. Esta última palabra define un 
estado de balance. En este no hay 
potenciales desbalanceados dentro del 
sistema y no experimenta cambios cuando 
es aislado de sus alrededores. 
Un sistema está en equilibrio térmico si 
tiene la misma temperatura en todo él. Es 
decir, el sistema no implica diferencial de 
temperatura, que es la fuerza impulsora 
para el flujo de calor. 
El equilibrio mecánico se relaciona con la 
presión y un sistema lo posee si con el 
tiempo no hay cambio de presión en 
algunos de sus puntos 
 
 7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
. Sin embargo, al interior del sistema la 
presión puede variar con la elevación 
como resultado de efectos 
gravitacionales 
Un sistema está en equilibrio si su 
composición química no cambia con el 
tiempo, es decir si no ocurren reacciones 
químicas. Un sistema no estará en 
equilibrio a menos que se satisfagan los 
criterios de equilibrio necesarios. 
Postulado De Estado 
El número de propiedades requeridas 
para fijar el estado de un sistema se 
determina mediante el postulado de 
estado: se trata de un sistema 
comprensible simple cuando carece de 
efectos eléctricos magnéticos, 
gravitacionales, de movimiento y tensión 
superficial. Estos se deben a campos de 
fuerza externos y son insignificantes para 
la mayor parte de los problemas de 
ingeniería. El postulado de estado 
requiere de dos propiedades 
especificadas sean independientes para 
fijar el estado y son independientes si 
una de ellas puede variar mientras la otra 
se mantiene constante. 
1.7 PROCESOS Y CICLOS 
Cualquier cambio de un estado de 
equilibrio a otro experimentado por un 
sistema es un proceso y la serie de 
estados por los que pasa un sistema 
durante este esté es una trayectoria del 
mismo. Para describirlo completamente 
se deben especificar sus estados inicial y 
final, así como la trayectoria que sigue y 
las interacciones con los alrededores. 
 
 
Cuando un proceso se desarrolla de tal 
manera que todo el tiempo el sistema 
permanece infinitesimalmente cerca de un 
estado de equilibrio, estamos ante un 
proceso cuasi estático o de cuasi equilibrio. 
Estos pueden considerarse lo 
suficientemente lento como para permitirle 
al sistema ajustarse internamente de modo 
que las propiedades de una de sus partes 
no cambien más rápido que las otras. 
Proceso De Flujo Estacionario 
Los términos estable y uniforme se usan 
con frecuencia en ingeniería y es 
importante comprender claramente sus 
significados. 
En ingeniería, un gran número de 
dispositivos operan por largos periodos 
bajo las mismas condiciones y se clasifican 
como dispositivos de flujo estacionario. Los 
procesos en los que se utilizan tales 
dispositivos se pueden representar 
razonablemente bien mediante un proceso 
un poco idealizado llamado proceso de flujo 
estacionario. 
1.8 TEMPERATURA Y LEY CERO 
DE LA TERMODINÁMICA 
A lo largo de la historia la humanidad ha 
buscado como medir las sensaciones 
térmicas, pero es difícil asignar un valor 
número solo con nuestros sentidos, no 
todos los objetos se sienten a la misma 
temperatura, una silla metálica se sentirá 
más fría que una silla de madera a pesar 
que ambas se encuentren a la misma 
temperatura, 
 
 
 
 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
. 
 
 
ESCALA DE TEMPERATURA 
INTERNACIONAL DE 1990 (ITS-90) 
La Escala de temperatura internacional de 
1990, que sustituye a las de temperaturas 
prácticas internacionales de 1968 (IPTS-
68), 1948 (ITPS-48) y 1927 (ITS-27) 
es similar a sus predecesoras, pero posee 
valores más actualizados de temperaturas 
fijas, tiene un alcance amplio y se ajusta 
con mayor precisión a la escala de 
temperatura termodinámica. 
La ITS-90 se extiende hacia arriba desde 
0.65 K hasta la temperatura más alta 
medible prácticamente en términos de la 
ley de radiación de Planck mediante 
radiación monocromática. Se basa en 
especificar valores de temperatura 
definidos en varios puntos fijos 
reproducibles con facilidad para que sirvan 
como referencia y así expresar de forma 
funcional la variación de temperatura en 
cierto número de intervalos y semi 
intervalos. 
1.9 PRESIÓN 
La presión la podemos definir como una 
fuerza normal que ejerce un fluido por 
unidad de área, teniendo en cuenta esta 
definición siempre se habla de ella para 
líquidos o gases. No obstante, cuando 
hablamos de solidos hablamos de esfuerzo 
normal. Recordemos que el esfuerzo 
normal es la fuerza que se ejerce 
perpendicularmente a la superficie por 
unidad de área, es muy importante saber 
que, aunque tengamos un el mismo 
esfuerzo podemos variar la presión si 
aumentamos o disminuimos el área que 
está en contacto con la superficie. 
esto trajo con sí la creación de las escalas 
de la temperaturas, que no todas 
funcionan en el mismo ámbito, por eso la 
razón de que haya escala Celsius, kelvin, 
Fahrenheit, Rankine entre otras, todas 
validas pero con mejores funcionamientos 
en distintos ámbitos o sistemas. Si 
tenemos dos cuerpos con distintas 
temperaturas y los ponemos en contacto 
ocurre un fenómeno descritocomo 
transferencia de calor, el cual hace que 
ambos cuerpos llegan a una temperatura 
de equilibrio térmico para la ley cero de la 
termodinámica se establece que, si dos 
cuerpos se encuentras en equilibrio con un 
tercer cuerpo, están en equilibrio entre sí. 
Escalas De Temperatura 
Estas escalas permiten usar una base 
común para las mediciones de 
temperatura. A través de la historia se han 
introducido varias y todas se basan en 
ciertos estados fácilmente reproducibles 
como los puntos de congelación y ebullición 
del agua. 
En termodinámica es muy conveniente 
tener una escala de temperatura 
independiente de las propiedades de 
cualquier sustancia o sustancias. Tal escala 
es la escala de temperatura 
termodinámica, por eso se creó la escala 
kelvin para el SI como la escala usada en 
la termodinámica, y Rankine para el 
sistema inglés. Otra escala de temperatura 
que resulta ser casi idéntica a la Kelvin es 
la escala de temperatura del gas ideal, ya 
que en ésta las temperaturas se miden por 
medio de un termómetro de gas a volumen 
constante, el cual es básicamente un 
recipiente rígido lleno de gas a baja 
presión, generalmente hidrógeno o helio. 
 
 
 
 
 9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Por ejemplo, una persona que tiene un 
peso X no ejercerá el doble de presión si 
en lugar de apoyarse en ambos pies, solo 
se apoya en uno. Téngase en cuenta que 
la presión real es la presión absoluta y 
como su nombre lo dice es cero 
absolutos, pero no todos los dispositivos 
meden en base a esta sino más bien usan 
como un punto medio la presión local, 
para todas las presiones por sobre la 
presión atmosférica 
se le conoce como presión manométrica 
y esta puede ser positiva o negativa, 
paras las presiones por debajo de la 
presión atmosférica se le llama presión 
de vacío. 
 Variación De La Presión Con La 
Profundidad 
Es de esperar que la presión en un fluido 
en reposo no cambie en la dirección 
horizontal. La presión de un fluido se 
incrementa con la profundidad debido a 
que una mayor cantidad de éste 
descansa sobre las capas más profundas 
y el efecto de este en una capa inferior 
se equilibra mediante un aumento de 
presión. A fin de obtener una relación 
para la variación de presión con la 
profundidad, se considera un elemento 
rectangular de fluido de altura longitud y 
profundidad unitaria en equilibrio, como 
se ilustran la figura 
 
 
 
 Por consiguiente, se concluye que la 
diferencia de presión entre dos puntos en 
un fluido de densidad constante es 
proporcional a la distancia vertical entre los 
puntos y la densidad del fluido. 
Por consiguiente, se concluye que la 
diferencia de presión entre dos puntos en 
un fluido de densidad constante es 
proporcional a la distancia vertical entre los 
puntos y la densidad del fluido. 
En otras palabras, la presión de un fluido 
se incrementa de forma lineal con la 
profundidad. Para un determinado 
líquido, la distancia vertical se usa a veces 
como medida de la presión, y se llama 
carga de presión. De la ecuación también 
se concluye que para distancias pequeñas 
a moderadas la variación de la presión con 
el peso es insignificante para gases debido 
a su baja densidad. 
 
Por ejemplo, la presión en un depósito que 
con-tiene gas se puede considerar 
uniforme puesto que el peso del gas es 
demasiado pequeño como para que 
constituya una diferencia 
importante. También, la presión en una 
habitación llena de aire se puede suponer 
constante. Si se considera que el punto 1 
está sobre la superficie libre de un líquido 
abierto a la atmósfera, donde la presión es 
la presión atmosférica entonces la presión 
a la profundidad desde la superficie libre se 
convierte en. Los líquidos son en esencia 
sustancias no 
compresibles y por lo tanto la variación de 
densidad con la profundidad es 
insignificante. 
 
 
 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para los fluidos cuyas densidades 
cambian de manera importante con la 
altura se puede obtener una relación 
para la variación de presión con la 
elevación al dividir la ecuación. La 
presión en un fluido en reposo no 
depende de la forma o sección 
transversal del recipiente. 
De ahí que en un determinado fluido la 
presión se ala misma en todos los puntos 
de un plano horizontal. 
El matemático holandés Simón Stevin 
publicó en 1586 el principio ilustrado en 
la figura1-43 
 
 Donde se observa que las presiones en 
los puntos son las mismas puesto que 
están a la misma profundidad e 
interconectadas por el mismo fluido 
estático. 
 
Sin embargo, las presiones en los puntos 
no son las mismas puesto que estos dos 
puntos no pueden estar interconecta-dos 
por el mismo fluido, aunque se hállenlo a 
la misma profundidad. Asimismo, la 
fuerza de presión ejercida por el fluido 
siempre es normal a la superficie en los 
puntos especificados. Una consecuencia 
de la presión en un fluido que permanece 
constante en la dirección horizontal es 
que la presión aplicada a un fluido 
confinado incrementa en la misma 
cantidad la presión en todas partes. 
 
1.10 MANÓMETRO 
 En la ecuación se observa que un cambio 
de elevación de en un fluido en reposo 
corresponde, lo cual indica que es posible 
usar una columna de fluido para medir 
diferencias de presión. 
Un dispositivo basado en este principio se 
llama manómetro, y comúnmente se usa 
para medir diferencias de presión 
pequeñas y moderadas. Un manómetro 
consta principal-mente de un tubo en U de 
vidrio o plástico que contiene uno o más 
fluidos como mercurio, agua, alcohol o 
aceite. Además, dado que la presión en un 
fluido no varí adentro de éste en dirección 
horizontal, la presión en el punto 2 es la 
misma que la presión en el punto. La 
columna diferencial de fluido de altura está 
en equilibrio estático y se halla abierta a la 
atmósfera, por lo tanto, a partir de la 
ecuación la presión en el punto 2 se 
determina de forma directa, como Donde 
es la densidad del fluido en el tubo. Note 
que el área de sección transversal del tubo 
no tiene efecto en la altura diferencial y, 
por lo tanto, en la presión que ejerce el 
fluido. Por ejemplo, la presión en el fondo 
del recipiente de la figura 1-47 
 
 
 
 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Otros dispositivos de medición de 
presión 
Otro tipo de dispositivo mecánico de 
medición de presión de uso común es el 
tubo de Bourdon, nombrado así en honor 
del ingeniero e inventor francés Eugene 
Bourdon. Este instrumento consiste en 
un tubo metálico hueco y curvado como 
un gancho, cuyo extremo está cerrado y 
conectado a una aguja indicadora de 
disco. Cuando el tubo se en cuentera 
abierto a la atmósfera no tiene 
desviación y la aguja indicadora de disco 
en este estado se calibra a cero. Los 
transductores de presión son más 
pequeños y rápidos y pueden ser más 
sensibles, confiables y precisos que sus 
contrapartes mecánicas. Además, con 
ellos es posible medir presiones 
inferiores a una millonésima de 1 atm 
hasta varios miles de atm. Una amplia 
variedad de transductores de presión 
está disponible para presiones 
manométricas, absolutas y diferenciales 
en una amplia diversidad de 
aplicaciones. 
 
Los transductores de presión manométrica 
usan la presión atmosférica como una 
referencia al tener descubierto hacia la 
atmósfera el lado posterior del diafragma 
sensible a la presión, y dan una salida de 
señal cero a presión atmosférica sin 
importar la altitud. Cuando el diafragma se 
alarga en respuesta a un cambio en la 
diferencia de presión, el medidor de 
deformación se alarga y un circuito con 
puente de Wheatstone amplifica la 
señal. Un transductor de capacitanciafunciona de modo similar, pero cuando se 
alarga el diafragma mide el cambio de 
capacitancia en lugar del de 
resistencia. Los transductores 
piezoeléctricos, llamados también 
transductores de pre-sión de estado 
sólido, funcionan basados en el principio de 
que un potencial eléctrico se genera en una 
sustancia cristalina cuando ésta se somete 
a una presión mecánica. 
1.11. BAROMETRO Y PRESION 
ATMOSFERICA 
La presión atmosférica se mide mediante 
un dispositivo conocido como barómetro, 
por lo tanto la presión se denomina por lo 
común presión barométrica. 
El italiano Evangelista Torricelli (1608-
1647) fue el primero en probar que la 
presión atmosférica se puede medir con un 
tubo y recipiente con mercurio abierto a la 
atmosfera. 
Como se muestra en la figura el punto b es 
igual a la presión de la atmosfera, y la 
presión en c se puede considerar como 
cero opuesto que solo hay vapor 
 
 
 12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
de mercurio arriba del punto c y la 
presión es muy baja en relación con 𝑃𝑎𝑡𝑚 
lo que se puede ignorar y obtener una 
excelente aproximación. Al escribir un 
balance de fuerzas en la dirección vertical 
se obtiene: Patm=pgh 
 
 
donde p es la densidad del mercurio, g es 
la gravedad y h es la altura de la columna 
de mercurio. Es importante considerar 
que la longitud y el área de la sección 
transversal del tubo no causan efecto en 
la columna de un barómetro. 
Una unidad de presión común es la 
atmosfera estándar, que se define como 
la presión producida por una columna de 
mercurio de 760mm de altura a 0°c 
( 𝑝ℎ𝑔 = 13595 𝑘𝑔/𝑚
3 ) bajo la gravedad 
(𝑔 = 9,807 𝑚/𝑠2). Si se usa agua en vez de 
mercurio se necesitaría 10.3 m de 
esta.La presión se expresa en términos 
de la altura de la columna del mercurio. 
La presión atmosférica estándar, por 
ejemplo, es 760 mm Hg a 0°c. la unidad 
mm Hg se llama también torr en honor a 
Torricelli, por lo tanto 1 atm = 1 torr y 1 
torr = 133.3 Pa. La presión atmosférica 
estándar 𝑃𝑎𝑡𝑚 cambia de 101.325 kpa al 
nivel del mar a 98.88, 79.50, 26.5 y 5.53 
kpa a altitudes de 1000, 2000, 5000, 
10000 y 20000 metros. 
 
La presión atmosférica de un sitio es 
simplemente el peso del aire que se halla 
arriba. Por lo tanto, cambia no solo la 
altura si no las condiciones climáticas. 
La disminución de la presión atmosférica 
tiene ramificaciones a largo alcance en lo 
cotidiano. Por ejemplo, cocinar lleva mas 
tiempo, puesto que el agua hierve más 
rápido a menor presión, el sangrado nasal 
porque la presión arterial es menor a la 
presión atmosférica, dificultad para 
respirar ya que la densidad del aire es 
menor, el rendimiento de los motores a 
combustión interna disminuirá hasta un 
15% de su potencia (a menos que sea 
turbo cargado). 
 
Ejemplo 1-8 
Determine la presión atmosférica en un 
lugar donde la lectura barométrica es 740 
mm Hg y la gravedad es g=9,81. Suponga 
que la temperatura del mercurio es de 
10°c, a la cual su densidad es 
13570kg/m^3 
 
 
 13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Solución. Se tiene como dato la lectura 
barométrica de un lugar en altura de 
columna de mercurio y se determina la 
presión atmosférica. 
Suposiciones. La temperatura del 
mercurio es 10°c. 
Propiedades. La densidad del mercurio 
es 13570 kg/m^3. 
Análisis. La presión atmosférica se 
determina como 
𝑃𝑎𝑡𝑚 = 𝑝𝑔ℎ 
=(13570 kg/m3)(9.81 m/s2)(0.74m)(1 N 
/ 1 kg m/s2)(1 kpa / 10000N/m) 
=98.5 pa 
Comentario. Observe que la densidad 
cambia con la temperatura. Por lo que 
este efecto debe considerarse en los 
cálculos 
1.12. TÉCNICA PARA 
RESOLVER PROBLEMAS 
El primer paso es comprender los 
fundamentos y obtener un conocimiento 
sólido, el siguiente paso es dominar los 
fundamentos, esto se hace resolviendo 
problemas de la vida real 
Paso 1: enunciado del problema 
Exprese brevemente y sus palabras el 
problema, la información dada y las 
cantidades por determinar. 
Paso 2: esquema 
Trace un esquema real del sistema físico 
en cuestión y anote la información 
pertinente 
 
en la figura lo cual no tiene que ser tan 
elaborado, si no parecerse al sistema real 
y mostrar características importantes. 
Paso 3: suposiciones y 
aproximaciones 
Enuncie las suposiciones y aproximaciones 
adecuadas para simplificar el problema 
para obtener la solución, considerando 
valores razonables para las cantidades 
restantes. 
Paso 4: leyes físicas 
Aplique las propiedades físicas y principios 
básicos pertinentes y redúzcalas a su 
forma más simple utilizando las 
consideraciones echas. 
Paso 5: propiedades 
Determine las propiedades desconocidas 
en estados conocidos necesarias para 
resolver el problema a partir de relaciones 
o tablas de propiedades. 
Paso 6: cálculos 
Sustituya las cantidades conocidas en la 
que la s que relaciones simplificadas y lleve 
a cabo los cálculos para determinar las 
incógnitas. 
Paso 7: razonamiento, comprobación y 
análisis 
Compruebe los resultados obtenidos son 
razonables e intuitivos, repetir los cálculos 
cuando obtenga valores poco razonables. 
Señale el significado de los resultados y 
analice sus implicaciones.Exprese posibles 
conclusiones y recomendaciones que se 
pueda hacer a partir de estas. 
 
 
 14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONCLUSIONES 
• La termodinámica es utilizada en todos los aspectos de la vida 
cotidiana, por ello es importante conocer y reconocer algunos 
procesos termodinámicos y su relevancia para el funcionamiento de 
nuestro planeta y de nuestro entorno 
• Con el estudio de este tema se puede inferir que en un sistema, la 
temperatura se 'transfiere' del objeto más caliente al más frío, y no 
al revés, como solíamos pensar; es decir, cuando se tiene un vaso 
con agua tibia y hielo, el agua no se está volviendo más fría; el hielo 
se está volviendo más tibio 
• Se puede concluir que el calor no es lo mismo que temperatura, y 
además que esta no es energía, sino la medida de esta