Laboratorio de Termodinámica Práctica N° 1: Presiones

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Ingeniería

Laboratorio de Termodinámica

Práctica N° 1: Presiones

Profesor(a): Miriam Arenas Sáenz

Grupo: 10

Fecha de realización: 18 de agosto de 2015

Brigada: 5

Integrantes:

• García Mendoza Abril
• Jaime Velázquez Miguel Eduardo
• Lozano Acuña Iván
• Rangel Ruiz Omar Daniel

Objetivos

• Construir un barómetro de Torricelli para determinar la presión atmosférica en el laboratorio de termodinámica.
• Demostración de la aplicación de presión relativa y absoluta para un fluido estático.
• Establecer el modelo matemático que relaciona la presión absoluta con la profundidad para diferentes fluidos estáticos.

Material

• 1 Cápsula de porcelana
• 1 Flexómetro de 3 (m)
• 1 Jeringa de 5 (ml)
• 1 Vaso de precipitados de 1000 (ml)
• 1 Manómetro diferencial de “U” con campana de inmersión
• 1 Tubo de vidrio cerrado en un extremo, de 60 (cm) de longitud
• 1 Vaso de precipitados de 400 (ml) con 200 (ml) de mercurio
• 1 Vaso de precipitados de 100 (ml) con 750 (g) de mercurio
• 1 Vaso de precipitados de 600 (ml) con 500 (ml) de un líquido
• Bata de laboratorio
• Gafas protectoras transparentes
• Par de guantes de látex

Desarrollo

1. Construir un barómetro de Torricelli

Se toma el tubo de vidrio de 60 cm, la jeringa de 5ml y el vaso de precipitados de 1000 ml con mercurio. Con la jeringa se llena el tubo hasta dejar un volumen mínimo de aire en él, el mercurio sobrante que se encuentra en el vaso se coloca en la cápsula de porcelana. Uno de los integrantes del equipo se pone el guante de látex para que con un dedo cubra el orificio del tubo y lo voltee sobre mercurio de la cápsula soltándolo permitiendo que entre que disminuya un poco el volumen en el tubo. Medimos la altura de la columna de mercurio dentro del tubo. Este procedimiento solo se realizó una vez debido a la falta de tiempo.

1. Demostración de la aplicación de presión en un fluido estático

Se toman los vasos de precipitados de 400 ml con agua, mercurio y un líquido desconocido, se sumerge la campana de inmersión en cada uno de los líquidos y se mide la diferencia de altura entre cada uno de los extremos del manómetro en “U” en cada una de ellas.

Tabla 1. Valores experimentales obtenidos con el barómetro de Torricelli

Se obtuvieron los siguientes datos:

Donde:

h = Longitud de la columna barométrica

[pic 3]

[pic 4]

Valor de referencia de la presión atmosférica = 77,170 (Pa)

Temperatura ambiente = 299(K)

Tabla 2. Valores experimentales obtenidos con el manómetro diferencial

Fluido 1 (mercurio)

Se obtuvieron los siguientes datos:

Donde:

h = Longitud de la columna barométrica

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

Las presiones relativa y absoluta se obtienen mediante la fórmula:

[pic 10]

Siendo  y g constantes, se obtiene la ecuación:[pic 11]

[pic 12]

Donde:

[pic 13]

g = aceleración de la gravedad

z = distancia a la superficie del fluido (en este trabajo tratada como “h(m)”)

Y en la cual se puede verificar la homogeneidad de las unidades.

[pic 14]

Tomando en cuenta los valores siguientes, se sustituyeron en la fórmula (1) para obtener cada valor de la presión relativa.

g = 9.78[pic 15]

[pic 16]

Por último, usando el valor de la presión atmosférica, se encontró cada valor de presión absoluta:

[pic 17]

[pic 18]

Mediante la herramienta de regresión lineal, en Excel, se adaptaron los datos obtenidos de presión absoluta y presión relativa a funciones del tipo  , congruentes con:[pic 19]

[pic 20]

Donde:   . [pic 21]

Las gráficas obtenidas para el mercurio son las siguientes: [pic 22][pic 23]

 Fluido 2 (agua)

Se obtuvieron los siguientes datos:

Donde:

h = Longitud de la columna barométrica

...