LAA-PRESIÓN EN UN FLUIDO (LÍQUIDOS INSOLUBLES Y DENSIDAD)

LAA-PRESIÓN EN UN FLUIDO (LÍQUIDOS INSOLUBLES Y DENSIDAD)

A. Silva^[1] , A. Duarte^[2], B. Ortiz^[3] ,

1. RESUMEN

En esta práctica de laboratorio se realizó experimentos en un tubo en u, con diferentes sustancias determinando con anterioridad la masa del fluido a usar, para así hallar diferentes datos y poder conocer la densidad de cada sustancia, para luego con los datos obtenidos hallar la presión en dos puntos diferentes (punto A y punto B), desviación estándar, la media, la desviación media absoluta, error absoluto y error relativo. De este modo comparar los datos experimentales con los datos teórico y comprender el comportamiento y características físicas de los fluidos como tal.

Palabras clave: Densidad, presión, altura, insoluble.

2. ABSTRACT

In this laboratory practice was carried out experiments in autube, with different substances by determining the mass ofthe fluid to use for thus find different data and to know thedensity of each substance, prior to then the data obtainedfind pressure at two different points (point A and point B),standard deviation, the average, the average absolutedeviation, absolute error and relative error. So, compare theexperimental data with theoretical data and understand thebehavior and physical characteristics of the fluids as such. 
Key words: density, pressure, altitude, insoluble.

1. INTRODUCCIÓN

Dentro de la mecánica de fluidos encontramos una estructura basada en leyes de la dinámica, estática y termodinámica, una aplicación de la estática de fluidos es el estudio de equilibrio de gases y líquidos a partir de conceptos de la densidad (ρ) de un líquido insoluble con agua mediante un tubo en forma de U, comparando las diferentes alturas (h) de las columnas de fluido sobre la superficie de separación. El tubo en U es un dispositivo experimental sencillo que se utiliza para obtener valores de densidades de fluidos insolubles donde se cumple que la presión (P) en los dos brazos tiene el mismo valor, para proceder a hacerlo se tiene que hallar su masa en una balanza, su volumen se mide en una probeta y su masa se conoce pesando primero la probeta y luego se pesa con un determinado volumen de las sustancia, la diferencia es el peso de la sustancia. Vale resaltar que la densidad de un líquido depende de la concentración de esta. Partiendo de lo anterior el objetivo principal de esta práctica es determinar la densidad y la presión de un fluido (aceite de soja y glicerina) en comparación con el agua entre sí que se tomaron como referencia para el desarrollo del laboratorio. Los elementos para medir la presión directa miden la presión comparándola con la ejercida por un líquido de densidad y altura conocidas, en esta práctica se comparan dos líquidos inmiscibles, el agua cuya densidad es conocida (1.0 g/cm3) y un fluido (aceite y glicerina) de densidad desconocida.

Sabemos que la altura en los dos tubos es igual, por ende, la presión va a ser la misma, la cual está dada por: P=Po +ρ1gh1 (tubo 1) y P=Po +ρ2gh2 (tubo 2). Al igualar las presiones tenemos que ρ1gh1=ρ2gh2. Los comportamientos de los líquidos no en todos los casos fue el mismo ya que en algunos se presentaba una parcialidad soluble entre los dos líquidos.

1. MODELO TEÓRICO

1. La presión hidrostática se define como la fuerza por unidad de área que ejerce un líquido en reposo sobre las paredes del recipiente que lo contiene y sobre cualquier cuerpo que se encuentre sumergido, como esta presión se debe al peso del líquido, esta presión depende de la densidad (p), la gravedad (g) y la profundidad (h) del lugar donde se mide la presión.

1. = ρ *g*h [1]

1. La densidad relativa de un líquido inmisible se puede calcular por el método del tubo en U, es decir, midiendo las alturas de los líquidos en el tubo se puede determinar la densidad de un líquido respecto a otro. El tubo debe ser de vidrio o plástico transparente doblado en forma de U, donde se cumple la igualdad de las presiones en ambos brazos:
2. PA=PB    [2]                         ρ1*g*h1 =  ρ2*g*h2  [3]   
4. Donde (g) es la gravedad, (p) son las presiones, (ρ) son las densidades de los líquidos inmiscibles, colocados en cada brazo del tubo y con alturas correspondientes.
   El tubo en U se puede utilizar como un manómetro, el cual sirve para determinar la presión de un líquido o gas respecto a la presión atmosférica. Adicionalmente, Consideremos el caso de la figura en el que se tienen dos fluidos no miscibles, de forma que el fluido en la columna A es más denso que el fluido en la columna B. en este caso se debe determinar la línea que pasa por la interfase entre los dos fluidos y une dos puntos a la misma altura.
5. 
   [pic 1]
6. Imagen 1. Tubo en U tomado del taller 1 Física Ondulatoria
8. Sean A y B dos puntos a la altura del nivel superior de la columna B. En líquidos no miscibles las presiones a la misma altura son en general distintas. El esquema de la figura nos permite obtener la densidad relativa de los dos fluidos. Así mismo como las presiones en la línea (B - A) son las mismas para la columna A que para la B, al corresponder a un mismo fluido, se tiene que PA=PB    lo que permite obtener la densidad relativa en función de la altura de las distintas columnas como ρ1*g*h1 = ρ2*g*h2.  Para calcular la densidad despejamos (ρ1) o (ρ2) en la ecuación [3] 
9. [pic 2]
10. Imagen 2. Tubo en U tomado del taller 1 Física Ondulatoria
13. Teoría del Error
14. Aplicando esta teoría estadística, se optimiza el manejo de los datos, a partir, de cálculos matemáticos que permiten hallar el valor más cercano al verdadero. Los cálculos de interés en la teoría se denominan desviación estándar, media y desviación media absoluta.
15.  [4]  [pic 3]
16.      
17.          [5]    [pic 4]

La desviación media absoluta se encarga de establecer la magnitud de diferencia entre los datos y la media. Error absoluto es la resta de valor aproximado con la media de los valores y el error relativo es la resta de la media y el valor aproximados divididos por la media.[pic 5]

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