Laboratorio Termodinámica Práctica 1 “Presiones”

Práctica 1 “Presiones”

1. Introducción

Se conoce como “presión” a la magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. En el Sistema Internacional de Unidades la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton (N) actuando uniformemente en un metro cuadrado (m²).

Cuando ejercemos una fuerza la cual es esta distribuida uniformemente sobre una superficie, se puede obtener la magnitud de la presión dividiendo la fuerza aplicada sobre el área correspondiente.

[pic 1]

Tipos de presión:

[pic 2]

• Presión Absoluta: Esta presión equivale a la sumatoria de la presión manométrica y la atmosférica, se mide en relación con el vacío total o al cero absoluto.

• Presión atmosférica: Esta es la presión que ejerce la atmósfera sobre todos los objetos que se hallan en contacto con ella.

• Presión relativa: Presión que se mide con respecto a la presión atmosférica, su valor cero corresponde al valor de la presión absoluta. Mide la diferencia existente entre la presión absoluta y la atmosférica.

• Presión diferencial: Se refiere al valor diferencial entre dos presiones.

1. Objetivos

• Demostrar la aplicación de presión relativa y absoluta para un fluido estático.
• Establecer el modelo matemático que relaciona la presión absoluta con la profundidad en distintos fluidos estáticos.

1. Herramientas digitales (material)

En el desarrollo de esta práctica se emplearán los simuladores siguientes:

• Bajo presión

https://phet.colorado.edu/sims/html/under-pressure/latest/under-pressure_es.html 

• Punto de ebullición

1. Desarrollo

Utilizando el simulador “Bajo presión” mida en el Sistema Internacional, la Pman para diferentes profundidades, iniciando en h = 0, que es la interface entre el aire de la atmosfera y la superficie de los fluidos (inicialmente con agua).

Registre los valores de las presiones en la tabla siguiente. Repetir las operaciones realizadas en las mediciones, pero ahora activar la presión atmosférica para medir en las mismas profundidades la Pabs.

• Para el agua | g | = 9.8 [][pic 3]

Repetir todo el proceso, pero ahora con miel y concentrar los resultados en una tabla como la anterior.

• Para la miel | g | = 9.8 [][pic 6]

Realizar y analizar el modelo gráfico:

• Pabs vs h (profundidad, para un fluido de densidad constante)

• Gráfica del agua

[pic 7]

• Gráfica de la miel

[pic 8]

• Determinar el modelo matemático que relaciona la presión absoluta con la profundidad para fluidos estáticos. Para ello se propone utilizar un modelo matemático lineal según:

Pabs = mh + P0

Agua

• Pabs[Pa]=9894.7[Pa/m]X[m]+101433[Pa]

• Miel

• Pabs[Pa]=14328[Pa/m]X[m]+101325[Pa]

Siendo “m” la pendiente y P0, la ordenada al origen.

• Determinar el valor y significado físico de la pendiente, y la ordenada al origen en la gráfica Pabs vs h (profundidad).

• Para el modelo gráfico del agua

La pendiente  cuyo significado físico es el peso específico [pic 9][pic 10]

La ordenada al origen tiene un valor  cuyo significado físico es la Presión Atmosférica.[pic 11]

• Para el modelo gráfico de la miel

La pendiente  cuyo significado físico es el peso específico  [pic 12][pic 13]

La ordenada al origen tiene un valor  cuyo significado físico es la Presión Atmosférica.[pic 14]

• Determinar, mediante el modelo matemático de Pabs vs h, el valor de la densidad de la sustancia utilizada.

Dado que la pendiente podemos despejar para poder obtener la densidad [pic 15][pic 16]

Por lo tanto, la densidad del agua es [pic 17]

Ahora sustituyendo para la miel, [pic 18]

...