DETERMINACIÓN DE LA PRESIÓN QUE EJERCE UN GAS

DETERMINACIÓN DE LA PRESIÓN QUE EJERCE UN
GAS. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE UN
LÍQUIDO A PARTIR DE SU PRESIÓN HIDROSTÁTICA
Objetivo
1.
Aprender a medir presiones en un manómetro
2.
Determinar la presión que ejerce un gas encerrado dentro de un globo
3.
Utilizar la presión hidrostática para determinar la densidad de un líquido
Material
Soportes y nueces (2)
Manómetro
Globo
Pinza
Pinza Mohr
Cinta
métrica
Pecera con líquido
desconocido
Cápsula manométrica o
embudo
Hilo
Plástico para embalar
Goma
elástica
Previa a la realización de la práctica, debes familiarizarte con el uso del
manómetro y la forma en el que éste se utiliza para medir presiones.
a.
Observa que la división mínima de la escala del manómetro es de 2 mm. El
líquido que hay en su interior es agua destilada coloreada, cuya densidad
puede tomarse igual a 1000 kg/m3
b.
Inicialmente el líquido alcanza la misma altura en ambas ramas del
manómetro. Una vez que se ejerce una presión sobre el extremo del
manómetro que tiene el tubo de goma, la altura del líquido en ambas
ramas es diferente (compruébalo)
c.
Para medir la presión debes medir la diferencia de alturas entre las ramas,
y con ese dato más el valor de la densidad del agua y el valor de la
intensidad gravitatoria puedes calcular la presión a partir de la expresión:
P = g × d × ∆h , donde ∆h es la diferencia de alturas. Si tenemos en cuenta
que la densidad vale 1000 kg/m3 y que el valor de g es de 9,8 N/kg,
tenemos que la presión en el manómetro se determina midiendo la
diferencia de altura del líquido en las ramas, expresada en m, y
multiplicándola por 9800: P = 9800 × ∆h(Pa )
Primera parte: Determinación de la presión que ejerce un gas
encerrado en un globo
1.-
Inflar ligeramente el globo. Cierra el globo con ayuda de las pinzas Mohr.
2.-
Conecta el extremo del globo en el tubo de goma del manómetro, atando el
globo al tubo por medio de un hilo (dale varias vueltas antes de hacer el
nudo).
3.-
Abre poco a poco las pinzas Mohr hasta que el líquido en las ramas se
estabilice y procurando que el agua no salga del manómetro.
4.-
Determina las alturas del líquido en cada una de las ramas.
5.-
Vuelve a abrir la pinza poco a poco y determina de nuevo las alturas.
Repite el proceso tres veces más rellenando la siguiente tabla:
Experiencia h izq. (cm) h der. (cm) ∆h (cm)
1
2
3
4
5
Segunda parte: Determinación de la densidad de un líquido
desconocido a partir de medidas de presión hidrostática
1.-
Coloca sobre el extremo de goma que sale del manómetro la cápsula
manométrica o el embudo. El extremo de la cápsula o del embudo debes
forrarlo con plástico para embalar, el cual quedará fijado a la cápsula o el
embudo con la ayuda de una goma
2.-
Comprueba que antes de sumergir la cápsula manométrica, el líquido en
las dos ramas del manómetro se encuentran equilibradas. En caso
contrario anota la altura inicial que hay en cada una de ellas
3.-
Coloca el extremo de la cápsula manométrica o el embudo sobre la pinza y
une esta a la nuez que has colocado previamente en el segundo soporte
4.-
Sumerge la cápsula dentro de la pecera a una determinada profundidad,
próxima a la superficie libre del líquido y fíjala con ayuda de la nuez
5.-
Mide la distancia entre el extremo de la cápsula manométrica o el embudo
y la superficie libre del líquido. Este valor representará la profundidad
6.-
Determina las alturas del líquido en cada una de las dos ramas del
manómetro para la profundidad que has medido anteriormente
7.-
Calcula la diferencia de alturas entre las dos ramas. Si inicialmente no se
hubiesen encontrado a la misma altura, no te olvides de hacer la corrección
8.-
Rellena la siguiente tabla con 6 profundidades más, hasta que llegues a la
última que estará próxima al fondo de la pecera
Profundidad (cm) h der. (cm) h izq. (cm) ∆h (cm)
Cálculos a realizar
Transforma la tabla de la primera parte en una nueva tabla en la que aparezca
el número de experiencia y la presión del aire dentro del globo, en unidades SI
y con sus cifras significativas correctas.
La tabla de datos de la segunda parte hay que convertirla en una nueva tabla.
En la primera columna deberán aparecer las profundidades en unidades SI (y
con sus cifras significativas correctas). En la segunda deberán aparecer los
valores de las presiones que marcan el manómetro, utilizando la expresión que
ya hemos visto, en unidades SI (y con las cifras significativas correctas).
La tabla se convertirá en gráfica, colocando en el eje de ordenadas las
presiones, y en el de abscisas las profundidades.
De la mejor recta que obtengas con los valores experimentales calcularás la
pendiente, y el valor que obtengas lo igualaras a 9,8×d, donde d será la
densidad del líquido desconocido en unidades SI
Cuestiones
1.-
¿Qué sucede con la presión del aire encerrado dentro del globo conforme
vas abriendo la llave de la pinza Mohr? ¿Por qué crees que sucede eso?
2.-
¿Qué relación existe entre profundidad y presión hidrostática?
3.-
Calcula el error absoluto y relativo de las profundidades que has obtenido
en la segunda parte.
4.-
¿Son científicamente válidos tus valores de profundidad?. En el caso de
que no lo sean, indica cómo conseguirías que lo fuesen
5.-
¿Qué consecuencias tiene la relación que encontraste en 2.- para los
buceadores? ¿Da igual bucear en un lago que en la mar, suponiendo que
en ambos sitios los buceadores se sumerjan a idéntica profundidad?