Universidad Nacional Autónoma de MéxicoFacultad de Ingeniería

Laboratorio de Termodinámica

Práctica 1 Presión

Nombres:

Brigada: 2

Grupo: 4

Fecha de realización: 15 de agosto de 2016

Objetivo

Demostrar la aplicación de presión relativa y absoluta para un fluido estático mediante el uso de un manómetro diferencial en “U”.

Establecer el modelo matemático que relaciona la presión absoluta con la profundidad en distintos fluidos estáticos, asociándose a la medición del manómetro diferencial.

IntroducciónLa presión es la fuerza normal que ejerce un fluido por unidad de área. Es presión cuando se habla de fluidos y se denomina esfuerzo normla al tratarse del estudio del mismo fenómeno en sólidos.

Su unidad en el S.I. es el pascal (Pa), que se define como kg/(m*s^2).

La presión total en determinado punto, se denomina presión absoluta, siendo esta la suma de la presión atmosférica más la presión manométrica, y el resultado de las mediciones

La presión atmosférica es aquella que ejerce la atmósfera sobre la superficie terrestre.

La presión manométrica es la presión absoluta menos la manométrica, esta es resultado de que la mayoría de los aparatos de medición son calibrados a 0 contando la presión atmosférica, y no en el vacío absoluto (es decir, donde no existe presión alguna).

En esta práctica usaremos uno de los dispositivos más comunes para medir la presión (y de donde recibe su nombre la diferencia entre la absoluta y la atmosférica), un manómetro cuyo principio se basa en que es posible usar una columnas de fluido para medir diferencias de presión.

Desarrollo Experimental

1. Sumergir la campana de inmersión, conectada al manómetro diferencial, en cada uno de los líquidos contenidos en los vasos de precipitados de 1 litro. Observar cómo cambia el nivel del líquido manométrico contenido en el manómetro diferencial al ser sumergido en cada líquido desconocido mientras se varía la profundidad en cada uno de ellos.

2. Utilizando el manómetro diferencial y los líquidos proporcionados:

Tomar lecturas de la diferencia de niveles del líquido manométrico que se establece entre los ramales del manómetro cuando se sumerge la campana de inmersión a distintas profundidades en un líquido estático. Repetir el procedimiento para cada uno de los líquidos proporcionados.

3. Calcular las diferencias de presión obtenidas.

4. Convertir los valores obtenidos de presión relativa o manométrica a valores de presión absoluta.

Resultados y discusiónDatos y gráfico del experimento para el manómetro con agua.

Evento h [m] Z[m] Prel [Pa] Pabs [Pa]1 0.01 0.009 88.02 73548.332 0.02 0.017 166.25 73626.573 0.03 0.026 254.28 73714.54 0.04 0.032 312.96 73773.275 0.05 0.04 391.2 73851.516 0.06 0.051 498.78 73959.097 0.07 0.055 537.9 73998.218 0.08 0.0635 621.03 74081.249 0.09 0.078 762.84 74223.1510 0.1 0.0841 825.432 74285.742

Modelo matemático obtenido: y = 8138.7x + 73459

Densidad del fluido: 1000 kg/m3

Datos y gráfico del experimento para el manómetro con anticongelante.

Evento h [m] Z[m] Prel [Pa] Pabs [Pa]1 0.01 0.019 188.04 73648.352 0.02 0.02 197.94 73658.253 0.03 0.028 277.12 73737.434 0.04 0.033 326.61 73786.925 0.05 0.049 484.97 73945.286 0.06 0.055 544.35 74004.667 0.07 0.065 643.32 74103.638 0.08 0.075 742.3 74202.619 0.09 0.088 870.96 74331.2710 0.1 0.092 910.55 74370.86

Modelo matemático obtenido: y = 8817.7x + 73494

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.1273000

73200

73400

73600

73800

74000

74200

74400

f(x) = 8138.70787878783 x + 73458.5322666667R² = 0.993423594780667

Gráfico de Presion vs Profundidad - Agua

Series2 Linear (Series2)

Profunidad[m]

Pres

ión

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.127320073400736007380074000742007440074600

f(x) = 8817.66060606063 x + 73493.9546666667R² = 0.983152770863359

Gráfica de Presión vs Profundidad - Anticonge-lante

Series2 Linear (Series2)

Profundidad [m]

Pres

ión

[Pa]

Densidad del fluido: 1012 kg/m3

Del modelo matemático, sabemos que la ordenada al origen (73,494 Pa) representa el valor de la presión atmosférica (pues la medimos) en el laboratorio, mientras que la pendiente es la razón de cambio de la presión manométrica con respecto a la profundidad, misma que al ser multiplicada por el valor correspondiente en metros, se obtienen pascales, dando así homogeneidad dimensional.

ConclusiónSe cumplió el objetivo de calcular la presión relativa y absoluta con un manómetro para un fluido estático. Con los datos experimentales pudimos establecer el modelo matemático para la presión. Se puede notar una variación constante del incremento de la presión respecto con la profundidad, obteniendo casi un modelo lineal idóneo.

Con el experimento nos dimos cuenta de que no se necesita aparatos de medición más complejos, ya que las bases teóricas que vimos en el previo y el sencillo sistema del tubo U, nos sirvieron para obtener las presiones.

ReferenciasWark, Kennet, Termodinámica. Sexta Edición, 2001 España. Mc Graw Hill.

Cengel, Y. A.; Boles, M.A.: Termodinamica. Octava Edición, 2015, México. Mc Graw-Hill.

Tipler, Paul A. Física Para la Ciencia y Tecnología, Cuarta Edición, 2001 España. Reverté.