LEY DE LA HIDROSTATICA, CONTRUCCION DE UN MANOMETRO

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE TLAXCALA

PROGRAMA EDUCATIVO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

APLICACIÓN DE LA LEY DE LA HIDROSTÁTICA

CONSTRUCCIÓN DE UN MANÓMETRO

Muñoz Vásquez Lizbeth 1, Flores Meza Alan Isaac 2, López Aragón Yuritzy Joselin 3, Flores López Omar4

liz_ositaazul@hotmail.com1, issac_al94@hotmail.com2, yjla_95@hotmail.com3, omartrancer@hotmail.com4

RESUMEN

La Hidrostática estudia los fluidos líquidos en reposo. Entendemos por fluido cualquier sustancia con capacidad para fluir, como es el caso de los líquidos y los gases. La aplicación de la ley de la hidrostática en la termodinámica es fundamental para su estudio, es por ello que se realizó un experimento para su mejor comprensión al construir un manómetro capaz brindar el conocimiento práctico, en el cual se registró y calculó distintas magnitudes de las variables pertinentes, donde se obtuvo distintos tipos de presiones según la ecuación de estado aplicada para la misma como:

Ecuación de Gas Ideal P=RT/V

Ecuación de Van-der-Waals P=RT/((V-b) )-a/V^2

Ecuación de Redlich-Kwong P=(RT/(V-b))-a/(V^2+bV)

La mejor ecuación de estado fue la de -Redlich-Kwong debido a que ésta tuvo más precisión.

PALABRAS CLAVES: Presión, Temperatura, Volumen, Altura, Manómetro, Tiempo, Fuerza

INTRODUCCIÓN.

Los manómetros son instrumentos utilizados para calcular la presión en gases o fluidos generalmente determinando la diferencia de la presión entre el fluido y la presión local. Los más utilizados son los manómetros abiertos, que consisten en un tubo con una cierta cantidad de líquido. Una de las ramas se pone en comunicación con el recipiente donde se encuentra el gas del cual se quiere medir. En este caso fue creado un manómetro abierto.

La presión es la fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie, misma que suele medirse en atmósferas (atm); en el sistema internacional de unidades (SI), la presión se expresa en Newtons por metro cuadrado; un Newton por metro cuadrado es un pascal (Pa).

Existen fórmulas llamadas Ecuaciones de Estado las cuales fueron utilizadas para obtener la presión del gas (aire), las cuales permitieron relacionar las condiciones de equilibrio en términos de la presión, la temperatura y la densidad, Algunas de ellas son: La ecuación de Van-der-Waals es la más simple. Esta únicamente debería ser usada para demostrar las ventajas y desventajas de una ecuación de estado simple. El uso de la ecuación de Van-der-Waals sólo requiere el conocimiento de Tc y Pc usados para el cálculo de las constantes a y b.

La ecuación de Redlich-Kwong, es una modificación de la ecuación de Van-der-Waals. Similar a la de Van-der-Waals, esta ecuación sólo debe ser usada para determinar las capacidades y limitaciones de una ecuación de estado. El uso de esta ecuación requiere el uso de Tc y Pc - correspondientes a los parámetros a y b para cada componente.

Los datos resultantes de los cálculos realizados han sido de gran importancia para obtener un amplio conocimiento sobre estos temas de la termodinámica cumpliendo con el objetivo de la misma, donde se ha determinado cual es la mejor Ecuación de Estado utilizada. 

MATERIALES Y METODO

MATERIALES

1 Plastiloca

1 cilindro de madera de 50 cm de altura

1 circulo de madera de 70 cm de circunferencia

1 Diurex

1 Tornillo

1 Envase de jugo de 700 cm³ de volumen

1 Termómetro

1 Manguera trasparente de 80 cm de largo

1 Parrilla eléctrica

Colorante

Agua

MÉTODOS

Construcción del prototipo con las especificaciones requeridas (, el soporte de la manguera y la regla tenía que estar fijo a una base, el recipiente no debería tener fugas de aire, el agua debería tener colorante, y la regla habría que ser colocada a una a la misma altura de la base al igual que el foco de la manguera en forma de U) para su correcto funcionamiento (Fig. 1.1).

Prueba preventiva y correctiva de prototipo para corroborar el correcto funcionamiento del prototipo.

Registro de las mediciones durante el desarrollo de la práctica donde se calentó el recipiente a una temperatura creciente conforme transcurría el tiempo.

Se procedió a hacer los cálculos utilizando distintas ecuaciones para la obtención de Volumen y de la Presión según cada una de estas.

Los datos se registraron en una tabla para su posterior uso en los cálculos pertinentes (Tabla N° 1).

TIEMPO (min) PROMEDIO TEMPERATURA (°K) PROMEDIO ALTURA (cm DE H2O)

0 273.15 10.5

1 274.15 11

2 275.15 11.4

3 276.15 13.7

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