Medida de presión

Recopilación, adaptación y diseño :
MC. Rosalba Patiño Herrera
Agosto del 2006
Objetivos:
M
edida de presión
Que el alumno reflexione sobre el concepto científico de presión, conozca sus instrumentos y técnicas de
medición, maneje sus unidades científicas y aplique este conocimiento a actividades cotidianas.
Introducción teórica.
La unidad SI de presión es el pascal (Pa).
La presión atmosférica normal a nivel del mar corresponde a 1,01325x10 5 Pa. Se mide con un barómetro y se
usa para definir otras unidades comunes: la atmósfera (atm) y
el torr también llamado milímetro de mercurio(mm de Hg).
1 atm = 760 torr = 1,013x10 5 Pa
Para medir la presión de un gas en un recipiente cerrado se
utiliza un manómetro. Si la presión del gas es cercana a la
atmosférica, se puede utilizar un manómetro abierto como el de
la figura. La diferencia en las alturas de los niveles de mercurio
en las dos ramas del manómetro, relaciona la presión del gas
con la presión atmosférica.
Si la presión del gas es igual a la presión atmosférica, los
niveles de mercurio en ambas ramas serán iguales. Si la
presión del gas es menor que la atmosférica, el nivel en la rama expuesta al gas será más alto que en la rama
abierta, A. Si la presión del gas es mayor que la atmosférica, el nivel en la rama abierta será más alto que en
la rama expuesta al gas, B.
PARTE EXPERIMENTAL
Material y reactivos.
Barómetro
Manómetro en U de rama abierta
Recipiente con conexión al manómetro
Baño con hielo
Baño con agua caliente.
Soporte para manómetro
Jeringa desechable
Líquido manométrico (agua, tinta, refresco sin gas, etc.)
Procedimiento:
Parte I:
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MC. Rosalba Patiño Herrera
Agosto del 2006
1) Observa el barómetro y determina la apreciación y la estimación (si es posible).
2) Mide la presión atmosférica e indica la incertidumbre.
Parte II:
1) Conecta el manómetro al recipiente con gas (aire).
2) Realiza las medidas para determinar la presión del gas a temperatura ambiente. Anota los valores en la
tabla. Indica las incertidumbres.
Altura de Hg en la rama Altura de Hg en la rama Diferencia de niveles de Presión de gas
abierta
conectada al gas
Hg (h)
3) Introduce el recipiente con gas en un baño con agua fría, espera unos minutos y realiza las medidas para
determinar la presión del gas. Anota los valores en la tabla. Indica las incertidumbres.
4) Introduce el recipiente con gas en un baño con agua caliente, espera unos minutos y realiza las medidas
para determinar la presión del gas. Anota los valores en la tabla. Indica las incertidumbres.
Parte III
Llenar la jeringa con la mitad de su capacidad de aire y conectarla al manómetro, manteniendo el mismo nivel
de líquido manométrico en los dos brazos del instrumento.
Modificar la posición del émbolo de la jeringa para provocar un cambio en la presión del sistema. Hacer la
lectura correspondiente† a cada variación, anotando los datos manométricos obtenidos.
Las lecturas manométricas tendrán como unidades, unidad de longitud del líquido manométrico usado y las
unidades de la lectura del barómetro serán unidades de longitud de mercurio. Tomar en cuenta esta
información para obtener la respuesta al problema planteado en unidades congruentes.
Realizar los cálculos necesarios para expresar el resultado del problema propuesto en las unidades de presión
propuestas por el Sistema Internacional de Unidades (SI).
Propuestas para discusión.
1.Presión se define como fuerza por unidad de área. ¿Cómo interpretas esta definición?
2.Mencionar tres ejemplos de tu vida cotidiana donde esté involucrado el concepto de presión.
3.¿Cuál es la diferencia entre un sólido y un fluido?, ¿Qué características físicas permiten distinguir entre un
líquido y un gas?, ¿Cuál es la relación entre la densidad y la presión fluidostática?
4.¿Qué es la atmósfera terrestre?, ¿cómo se define la presión atmosférica, con qué instrumento se determina
y en qué unidades se puede expresar?
5.Describir el uso del manómetro en U de rama abierta y explicar en qué casos se utiliza.
6.Con base en el funcionamiento del instrumento de la pregunta anterior, definir presión manométrica.
7.Definir presión absoluta y presión de vacío.
8.¿Por qué no puede existir un valor de presión absoluta menor que cero?
9.¿Qué significa que un alimento esté "empacado al vacío"?
10. Observar detenidamente las siguientes figuras. Enmarcar en un círculo el sistema de trabajo y en otro
círculo el instrumento de medición (manómetro). Indicar en cada caso quien exhibe mayor presión: el
sistema de trabajo o la atmósfera.
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11. El aire contenido en las jeringas ejerce una presión sobre el líquido manométrico. Calcular la presión de
dicho aire en las figuras mostradas en el problema anterior.
12.En palabras de Evangelista Torricelli (1608-1647) vivimos en el fondo de un mar de aire. Sobre cada una
de nuestras cabezas tenemos aproximadamente 2 toneladas de aire que ejercen una presión de 101300
N/m2. Si la atmósfera actúa sobre todos los cuerpos que se encuentran en la superficie terrestre: ¿Por qué
la presión de la atmósfera no rompe las ventanas?
13.¿Por qué te molestan los oídos cuando subes a una montaña o cuando bajas al fondo del mar?
14. .Los reportes meteorológicos dan una información cuya lectura se da en unidades de bar. Tomando en
cuenta esta unidad, decir ¿qué parámetro es el que se informa?
15. .¿Por qué se usan raquetas en lugar de zapatos para caminar sobre la nieve?
16. .Mientras más aumenta la altitud, el valor de la
presión atmosférica es menor, y por tanto, la
temperatura a la que el agua hervirá en estas
condiciones disminuye. Por ejemplo:
† Cada lectura se realiza en el momento en que la
altura del líquido manométrico en ambos brazos de manómetro permanece constante (lo cual indica condición
de equilibrio)
a) Indicar en dónde "tardan más" y en dónde "tardan menos" en cocerse los huevos, si se considera que
estos se cuecen a la temperatura de ebullición del agua.
b) Si se quiere alcanzar una temperatura de ebullición del agua de 75°C en la Cd. de México, ¿qué se
debe hacer a la presión para lograr la temperatura deseada?
17.¿Cuál es la utilidad de usar una olla express en la cocina?
18.Mediante un manómetro de columna abierta se realiza una lectura de la presión manométrica de un
sistema gaseoso, primero en el puerto de Acapulco y luego en la ciudad de México. De acuerdo a esta
información, indicar:
a) ¿Cómo es el valor de la presión absoluta o del gas en ambos sitios?
i) Mayor en Acapulco que en México
ii) Igual en Acapulco y en México
iii) Menor en Acapulco que en México
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b) ¿Cómo es el valor de la presión manométrica en Acapulco comparada con la presión manométrica en la
ciudad de México?
i) Mayor en Acapulco que en México
ii) Igual en Acapulco y en México
iii) Menor en Acapulco que en México
(Justificar la respuesta seleccionada en ambos casos)
19. En el experimento realizado en el laboratorio, ¿Cuál es el sistema de trabajo?
20. ¿Cuántos componentes tiene el sistema?, ¿Cuáles se encuentran en mayor proporción?
21. ¿Cuántas fases presenta el sistema?
22.¿Qué tipo de paredes limitan al sistema?
23.¿Cómo se clasifica el sistema:
a. de acuerdo al número de fases?
b. de acuerdo a su interacción con sus alrededores?
24.¿Cuáles son las variables o parámetros que se modifican durante el experimento?
25. .¿Cuáles son las restricciones (parámetros que permanecen constantes) del trabajo experimental?
26.Justificar si la presión es una propiedad extensiva o intensiva.