Explique con sus propias palabras el experimento de Evangelista Torricelli

Desarrollo

1. Explique con sus propias palabras el experimento de Evangelista Torricelli, y la relevancia del mismo para la correcta medición de la temperatura.

El físico italiano Torricelli, discípulo de Galileo, fue el primero que determinó de manera experimental el valor de la presión atmosférica, es comúnmente conocido como el “Experimento de Torricelli”, el que se llevó a cabo de la siguiente manera: Tomó un tubo de vidrio cerrado por un extremo, de un metro de longitud, el cual llenó de mercurio; luego tapó el extremo abierto, e invirtiéndolo, lo metió por ese extremo en un recipiente que contenía mercurio. Comprobó, al retirar el dedo, que el nivel del mercurio en el interior del tubo descendió hasta quedar la columna de mercurio con una altura de 76 cm (760 mm.), de esta manera fue como se adoptó la medida de presión mmHg (milímetro de mercurio) o torr, la experiencia la realizó al nivel del mar, de esta forma la presión considerada normal correspondía a una columna de una altura de 760mm, a nivel del mar, que corresponde a otra forma de medir la presión, denominada atmósfera(s) (1 atm = 760mm).

Así 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 era capaz de equilibrar la presión ejercida por su peso”.

2. Una masa de nitrógeno a 20° C y a 2 atmósferas de presión ocupa un volumen de 800 〖cm〗^3. ¿Qué variación de volumen se producirá al calentarlo hasta 156,6° C?

De acuerdo al enunciado podemos obtener el volumen del gas de acuerdo a la siguiente fórmula:

P_0 * V_0/T_0 = P_f* V_f/T_f

Donde:

P_0:Presión inicial

V_0 ∶volumen inicial

T_0 ∶temperatura inicial

P_f ∶presión final

V_f ∶volumen final

T_f ∶temperatura final

Entonces si suponemos que la presión es constante, podemos obtener el volumen final, como se hace a continuación:

V_0/T_0 = V_f/T_f

V_f= (V_0* T_f)/T_0

Reemplazando los datos que se tienen, obtenemos la siguiente magnitud.

V_f=6.264 〖cm〗^3

Para obtener la variación de volumen (ΔV), considerando una presión constante, se le resta el volumen inicial al volumen final.

ΔT= V_f- V_0

ΔT=5.464 〖cm〗^3

El resultado anterior es la respuesta requerida en el enunciado.

3. En las noches de Navidad y Año Nuevo, en algunos países, es común ver volar globos con una barquilla en la que va una vela encendida. Explique detalladamente qué efectos causan que los globos vuelen.

Los globos con aire caliente funcionan gracias a la diferencia de densidad del aire dentro en el globo con respecto al aire exterior. Dentro del globo hay aire caliente, el cual es menos denso que el aire exterior. Ahora bien, según el “Principio de Arquímedes”, el aire caliente, al ser menos denso, pesará menos que el aire exterior y por lo tanto recibirá una fuerza de empuje hacia arriba que hará ascender al globo.

La altura a la que los globos llegan dependerá de la densidad del aire dentro del globo, dado que una vez que ésta se nivele con la densidad exterior, el globo dejará de elevarse. Para descender, la densidad del aire en el globo debe ser mayor que la del aire exterior.

4. Partiendo del contenido visto en la semana, ¿por qué en los bloques en las calles hechas de cemento se deja un espacio relleno de brea?

Esto se deduce de la propiedad de dilatación del material, de acuerdo al contenido de la semana, se define como “el cambio de tamaño de un material determinado debido a los cambios de temperatura”. Entonces, si tenemos un bloque de cemento sometido a altas temperaturas, éste se dilatará o aumentará de tamaño, lo

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