Practica Presion Hidrostatica (Termodinamica)

Practica 3 Presión Hidrostática

Objetivo.

Determinar la presión y la presión Hidrostática por diferentes métodos experimentales.

Introducción.

La presión es la magnitud vectorial que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie.

Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma:

En un caso general donde la fuerza puede tener cualquier dirección y no estar distribuida uniformemente en cada punto la presión se define como:

Donde es un vector unitario y normal a la superficie en el punto donde se pretende medir la presión. La definición anterior puede escribirse también como:

Donde:

, es la fuerza por unidad de superficie.

, es el vector normal a la superficie.

, es el área total de la superficie S.

Presión Hidrostática.

Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes sobre el fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión hidrostática, provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras. Si el líquido fluyera, las fuerzas resultantes de las presiones ya no serían necesariamente perpendiculares a las superficies. Esta presión depende de la densidad del líquido en cuestión y de la altura del líquido por encima del punto en que se mida.

Se calcula mediante la siguiente expresión:

Donde, usando unidades del SI,

• es la presión hidrostática (en pascales);

• es la densidad del líquido (en kilogramos partido metro cúbico);

• es la aceleración de la gravedad (en metros partido segundo al cuadrado);

• es la altura del fluido (en metros). Un líquido en equilibrio ejerce fuerzas perpendiculares sobre cualquier superficie sumergida en su interior

Historia.

Evangelista Torricelli, nació en 1608 hasta 1647 fue un físico, matemático italiano y discípulo de Galileo. Fue el primero (en 1643) que logró medir la presión atmosférica mediante un curioso experimento.

El experimento, realizado en un laboratorio 1643, consistía en medir la presión atmosférica mediante este proceso:

Torricelli llenó de mercurio un tubo de 1 m de largo, (cerrado por uno de los extremos) y lo invirtió sobre una cubeta llena de mercurio, de inmediato la columna de mercurio bajó varios centímetros, permaneciendo estática a unos 76 cm (760 mm) de altura ya que en esta influía la presión atmosférica.

Como según se observa la presión era directamente proporcional a la altura de la columna de mercurio (h), se adoptó como medida de la presión el mm (milímetro) de mercurio.

Así la presión considerada como "normal" se correspondía con una columna de altura 760 mm.

La presión atmosférica se puede medir también en atmósferas (atm):

1 atm=760 mm=101.325 Pa =1,0 “kilo” (kgf/cm2)

Torricelli llegó a la conclusión de que la columna de mercurio no caía debido a que la presión atmosférica ejercida sobre la superficie del mercurio (y transmitida a todo el líquido y en todas direcciones) era capaz de equilibrar la presión ejercida por su peso.

760 mmHg = 1 atm

1 atm = 1.013 mbar o hPa

1 mbar o hPa = 0,7502467 mmHg

Torricelli tambien aporto a el principio de pascal

Experimento 3.1 Variación de la presión respecto a la profundidad.

Equipo

1 vaso de precipitados de 2 litros

1 embudo

2 m de manguera que conecte un embudo al vaso de precipitados (en nuestro caso utilizamos una cubeta de agua de aprox. 20 lts.)

Material.

1 colorante artificial para teñir el agua.

Procedimiento.

1 - Con la manguera y el soporte construir un

Manómetro en U y señala una escala para medir la presión.

2 - Vierte agua coloreada al manómetro y conéctalo al

embudo, el cual se sumergirá en a diferentes alturas

de la cubeta. Registrar las tres lecturas de presiones.

“(imágenes propiedad y cortesía de John Hardwell)”

Tabla 3.1 Registro de mediciones de presión

Posición del embudo en el nivel del agua Diferencia de altura en el manómetro Presión metros de agua Presión mmHg

29 cm O cm O 0

25 cm 2.6 cm 25.024 0.147

20 cm 3.4 cm 3.396 0.250

Experimento 3.2 Calculo de densidad aplicando el principio de los vasos comunicantes

Equipo.

1 Tubo en U de vidrio de 2 cm de diámetro

1 pipeta

1 pinzas de bureta

1 soporte universal

Material

100 ml de aceite de oliva

500

...