Practica termodinamica 1

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
Laboratorio de Termodinámica
Práctica 1: Presiones



OBJETIVOS:

a) Determinar el modelo matemático que relaciona la presión hidrostática con la densidad y la altura de la columna de un líquido.
b) Encontrar el valor de la presión atmosférica en el laboratorio.

MATERIALES:

Una cápsula de porcelana
Flexómetro de 3(m)
Jeringa de 5 (ml)Vaso de precipitados de 1000 (ml)
Manómetro diferencial en “U” con campana de inmersión
Tubo de vidrio cerrado en un extremo de 60 (cm) de longitud
Vaso de precipitados de 400 (ml) con 200 (ml) de mercurio
Vaso de precipitados de 100 (ml) con 750 (g) de mercurio
Vaso de precipitados de 600 (ml) con 500 (ml de un líquido (en este caso fue anticongelante)

DESARROLLO:

a) Para laprimera parte se utilizó un manómetro diferencial el cual identifica la presión hidrostática en aumento, con este barómetro se midieron los diferenciales de altura de varios líquidos que fueron mercurio, agua y anticongelante.
Resultando que el de mayor densidad era el mercurio, después el agua y al final el anticongelante. Se llegaron a esas afirmaciones gracias a la comparación de losdiferenciales de altura del manómetro obtenidos de analizar cada sustancia, también se llego a la conclusión de que la densidad era una propiedad extensiva.

Finalmente se hicieron varias suposiciones partiendo de que la presión matemáticamente es expresada como:
[pic] Donde P es la presión dada por [N/m2]
F que es la fuerza dada en Newtons [N[
A quees el área en donde se aplica la fuerza dada en [m2]

De aquí se partió que la presión hidrostática era igual a Fuerza sobre Área y que esta era proporcional a la altura que se obtuvo del manómetro al medir las sustancias ya antes mencionadas.
Precisamente como la altura muestra que tan denso es un líquido, decimos que la presión hidrostática es proporcional a la densidad del líquidomultiplicado por la altura.
Finalmente mediante un análisis dimensional se concluye con que la presión hidrostática es equivalente a la densidad del líquido multiplicado por la altura y multiplicado por una constante.

Ph = kρh La cual dicha constante k no es más que la aceleración gravitatoria por lo tanto tiene por unidades metros sobre segundo al cuadrado.

b) La atmosfera esta conformadade varios componentes y elementos entre ellos esta el nitrógeno con un porcentaje del 78%, el oxígeno con 21% y otros elementos en pequeñas cantidades que ocupan el 1%. Después de estos datos proporcionados se dio la fórmula de presión hidrostática la cual es:


Donde P es la presión hidrostática dada en Pascales (Pa))

[pic] es la densidad del líquido expresada en kilogramos sobre metrocúbico
g es la aceleración de la gravedad expresada en metros sobre segundo al cuadrado
h es la altura expresada en metros

[pic] es la presión inicial

Sin embargo cuando P0 es cero por que el líquido esta en reposo queda simplemente
[pic]
Basados en esta fórmula calculamos la presión atmosférica del laboratorio de termodinámica, para poder calcularlo usamos un tubo de vidrio tapado de unextremo de 75 centímetros, una cápsula de porcelana mercurio y una jeringa.
Primero colocamos el mercurio dentro del tubo de vidrio cuidando que el tubo esté inclinado y manipulando el mercurio con guantes de látex y la jeringa, después de llenar el tubo hasta el tope, en la cápsula de porcelana también ponemos mercurio hasta llegar a la mitad de la cápsula, finalmente con un dedo cubriendo elorificio del tubo bajamos dicho tubo hasta que este adentro la parte que tiene el orificio, quitamos nuestro dedo y el mercurio bajará dejando una altura en la parte superior del tubo la cual no contiene dicho elemento.
Se hicieron tres mediciones de la altura y estas fueron 57.3 [cm], 57.4 [cm] y 57.5 [cm]
Tomando una media de 57.4 [cm]

Y para terminar esta parte se calculó la presión de la...
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