Variación Del Flujo Del Agua En Un Tubo De Hierro Con Respeto a La Temperatura De Esta (Physics Extended Essay Ib 2010)

PROPOSITOS DE LA INVESTIGACIÓN:

El objetivo principal de esta monografía es demostrar la relación entre el del flujo del agua y la temperatura. El líquido se encontrará a una determinada temperatura y atraviesa un tubo de hierro de 0,5 m. Trabajando con 5 diferentes temperaturas y determinando el flujo en función de la velocidad calculada y la superficie del balde que será llenado. Para estose establecerá un sistema hidráulico simple, el cual permita una facilidad en la toma de datos.

Para cumplir este objetivo, primero se busca establecer una relación entre la velocidad y el flujo a partir de los datos de altura y tiempo. Posteriormente procedemos a la aplicación de fórmulas para determinar el flujo del agua usando la velocidad y de esta manera hallando el propósito de lainvestigación.

A la vez mi hipótesis planeada es que el flujo del agua aumenta mientras aumenta la temperatura. Esto debido a que la viscosidad del agua disminuye al aumentar la temperatura, por lo tanto el líquido tiene mayor velocidad, la cual es directamente proporcional al flujo de este mismo.


CAPITULO 1: INSTALACIÓN EXPERIMENTAL

Como podemos observar en la figura 1: Haremos uso seun tubo de hierro (d) de 6 cm de diámetro con un espesor de 0,3 cm y de 50 cm de largo, apoyados en una superficie semicircular de madera (h) en cada extremo a 5 cm de la superficie (mesa de laboratorio) para mantener la estabilidad del tubo. La función de este será el pase del líquido y escogí un tubo de hierro ya que la transferencia de calor es más rápida que en otros materiales. En los extremoslaterales se encontrará sellado con micas de plástico transparentes (c) de 6 cm de diámetro con pegamento para tubos de tal forma que veamos el nivel de agua dentro del tubo para poder regularlo.



Como lo muestra la figura 2: Se hará un agujero de 0,5 cm de diámetro en la parte inferior de cada mica, a 4,7 cm del centro. Se instalará un tubo de plástico en dicho agujero (l) , el agujerodel lateral izquierdo del tubo será introducido en la manguera de jebe (b) de 0,45 cm de diámetro conectada a presión. A la vez, dicha manguera estará conectada a un bidón de agua (a) el cual tiene un volumen de 4,5 L, y el nivel del agua del bidón se encuentra a 111 cm del agujero del tubo, fue preferible ubicarlo a esta altura ya que mientras sea mayor la variación del flujo se aprecia mejor enlos datos obtenidos. En cuanto a la superficie del sistema, se hará un agujero en el lado derecho (e) de 1 cm de diámetro y su perímetro tendrá jebe, de esta manera de ajustará al ancho del termómetro (f) de 120 ºC para controlar que la temperatura del agua sea la misma a lo largo de cada muestra tomada.



Calentaré agua que será vaciada en el bidón y para mantener una misma temperaturapor cada muestra se hará uso de un calentador de agua (k). De esta manera tomaré 5 muestras con diferentes temperaturas. A la vez un balde (i) se encontrará a una altura determinada en el extremo derecho del tubo en el cual será instalado en la parte superior un sensor de movimiento (j) conectado a un registrador y procesador de datos Xplorer GLX para medir el nivel de agua al salir del tubo que seincrementa con respecto al tiempo, calculando de esta forma la velocidad. Este balde tiene un área de .

Trabajaré en función de las alturas registradas en el GLX Consideraré la altura una variable independiente debido a que yo elegiré a qué altura comenzar la experimentación, y el tiempo transcurrido dependerá de esta. Estas alturas irán disminuyendo poco a poco ya que el nivel del agua seacercará cada vez más al sensor de movimiento. Con las dos variables ya mencionadas podremos calcular la velocidad de llenado del balde, la cual será dependiente del tiempo y la altura. El sensor capta al cuerpo acercándose, por lo tanto la velocidad hallada será negativa, para efectos prácticos consideraremos su valor absoluto ya que usaremos esta variable para hallar el flujo del agua.

Así...