LABORATORIO Tubos en U

LABORATORIO N°5
Tubos en U
Universidad del Atlántico. Facultad de Ingeniería.
Abril 25 de 2014

Resumen
Uno de los métodos más sencillos utilizados para determinar densidades relativas de líquidos inmiscibles es el del tubo en U. Este tubo consiste simplemente de un tubo de vidrio o plástico transparente doblado en forma de U. Como se observa en el diagrama más adelante, se cumple laigualdad de las presiones en ambos brazos , donde g es la gravedad, y son las densidades de los líquidos inmiscibles, colocados en cada brazo del tubo y con alturas correspondientes y . De esta forma, midiendo solamente las alturas de los líquidos en el tubo, podemos determinar la densidad de un líquido respecto a otro.
Una variante de las aplicaciones del tubo en U es su utilización como unmanómetro, el cual se utiliza para determinar la presión de un líquido o gas respecto a la presión atmosférica. La idea central de esta aplicación es, por ejemplo, determinar la dependencia de la presión del aire de una jeringa con la diferencia de alturas de los brazos del manómetro, además de poder determinar cualitativamente la capacidad pulmonar de una persona.

Objetivos
Aplicar el principiode vasos comunicantes para:
Interpretar el fundamento de los manómetros de tubo en u
Determinar densidades de líquidos

Fundamentos teóricos
La materia se clasifica en tres estados: solido, líquido o gas. Se conoce que un sólido tiene un volumen y forma definidos, un líquido tiene un volumen mas no forma definida, y un gas no confinado no tiene ni volumen ni forma definida. Dichasdescripciones ayudan a representar los estados de la materia, pero en general, el intervalo de tiempo requerido para que una sustancia particular cambie su forma en respuesta a una fuerza externa determina el estado en el que se encuentra la sustancia.
Un fluido es un conjunto de moléculas que se ordenan aleatoriamente y se mantienen junta a partir de fuerzas cohesivas débiles y fuerzas que ejercen lasparedes de un contenedor. Tanto líquidos como gases son fluidos. La mecánica de un fluido en reposo es la estática de fluidos o hidrostática.
Se considera un líquido de densidad en reposo. Se selecciona una muestra del líquido contenido dentro de un cilindro imaginario de área de sección transversal que se extiende desde la profundidad a la profundidad . El líquido externo a la muestra ejercefuerzas en todos los puntos de la superficie de la muestra, perpendicular a la superficie. La presión que ejerce el líquido en la cara inferior de la muestra es y la presión en la cara superior es . Por lo tanto la fuerza hacia arriba que ejerce el fluido exterior sobre el fondo del cilindro tiene una magnitud , y la fuerza descendente que se ejerce sobre la parte superior tiene magnitud . La masade líquido en el cilindro es ; en consecuencia, el peso del líquido en el cilindro es Ya que el cilindro está en equilibrio, la fuerza neta que actúa sobre él debe ser cero. Por lo tanto



Este se conoce como el principio general de la hidrostática, donde: la presión en un punto cualquiera de un líquido en reposo es directamente proporcional a la densidad del líquido y a la profundidad a laque se halla el punto.
Una aplicación de este principio es el de los tubos en U. Estos, son tubos transparentes doblados en forma de “U” abiertos en ambos extremos. Por cada rama se vierten dos líquidos de diferente densidad e inmiscibles entre sí; por ejemplo, agua y aceite de cocina. No importa cuál ocupe el fondo del tubo (eso dependerá de cuánto pongamos de cada uno), pero siempre ocurriráque el de menor densidad va a quedar por arriba del más denso, como se observa a continuación (Ilustración 2)

Ilustración
Una de las finalidades de los tubos en U es saber la densidad de un fluido a partir de la densidad conocida de otro fluido.
Para conocer la densidad de un fluido por medio de este instrumento, primero, se considera el nivel indicado por la superficie que separa los dos...