Practica 2 Presion Termodinamica 5e2i3i

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE QUÍMICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA PRACTICA 2 “PRESIÓN” GRUPO: 3 EQUIPO: 3 *HUILTZIL TELLOGERARDO. *LEAL ALVAREZ INGRID E. *SANDOVAL NOLASCO GABRIELA M. *SOTELO VILLAGRAN DIANA I. PROFESORA: GREGORIA FLORES RODRIGUEZ. FECHA ENTREGA: 23-FEBRERO-2015. SEMESTRE 2015-2.

PRESIÓN. OBJETIVOs.

*Que el alumno reflexione sobre el concepto científico de presión, conozca sus unidades e instrumentos de medición y aplique este conocimiento en sus actividades académicas y cotidianas. *Calcular el valor de la presión absoluta, a través de valores de presión manométrica y atmosférica local (DF=.777 Pa), con ayuda de manómetros en U de rama abierta de agua (H2O) y mercurio (Hg). INTRODUCCION. La presión es una magnitud escalar, la cual se define como la fuerza normal (perpendicular) aplicada sobre una superficie. Es una propiedad intensiva del sistema y es una función de estado. Es la fuerza por unidad de área, es una cantidad escalar y la unidad de presión en el SI es el N/m^2 el cual se le llama pascal.La presión media de la atmosfera terrestre a nivel del mar, 1 atm. Hay 5 tipos de presión: *Presión fluidostática. Es la presión de un fluido. *Presión atmosférica. Es la presión ejercida por la atmósfera de la tierra, tal como se mide normalmente por medio del barómetro (presión barométrica). *Presión manométrica. Son normalmente las presiones superiores a la atmosférica, que se mide por medio de un elemento que se define la diferencia entre la presión que es desconocida y la presión atmosférica que existe. *Presión absoluta. La presión absoluta es la presión atmosférica (Pa) más la presión manométrica (Pm) *Presión de vacío. Se refiere a presiones manométricas menores que la atmosférica, que normalmente se miden, mediante los mismos tipos de elementos con que se miden las presiones superiores a la atmosférica, es decir, por diferencia entre el valor desconocido y el valor conocido de la presión atmosférica

Problema. 1.- Observar detenidamente las siguientes figuras y 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. 2.- Determinar el valor de presión absoluta en cada uno de los eventos experimentales conocidos los valores de la presión manométrica y de la presión barométrica local.

Resultados.

Como lo muestra la imagen en el problema 1 es lo que sucede con los ejemplos que nos dieron.

H2O Pabs>Patm Pman(calculada) Medición 1 2 3 4 5

h(mm) 135 155 350 62 195

p=⍴ g h

1324.35 Pa 1520.55 Pa 3433.5 Pa 608.22 Pa 1912.95 Pa

Pman(unidades) 1324.18 Pa 1520.36 Pa 3433.08 Pa 608.14 Pa 1912.71 Pa

Pabs(calculada) 79023.35 Pa 79220.55 Pa 81133.5 Pa 78308.22 Pa 79612.95 Pa

Pabs(unidades) 79023.18 Pa 79220.36 Pa 81133.08 Pa 78308.14 Pa 79612.71 Pa

Pabs(calculada) 75983.25 Pa 75247.5 Pa 77062.35 Pa 76365.84 Pa 77356.65 Pa

Pabs(unidades) 75983.46 Pa 75247.8 Pa 77062.43 Pa 76366.01 Pa 77356.7 Pa

Pabs(calculada) 79033.17 Pa 99030.864 Pa 91698.37 Pa 94364.73 Pa 99430.81 Pa

Pabs(unidades) 79033.22 Pa 99031.578 Pa 91698.84 Pa 94365.29 Pa 99431.54 Pa

H2O Pabs<Patm Pvac(calculada) Medición 1 2 3 4 5

h(mm) 175 250 65 136 35

p=⍴ g h

1716.75 Pa 2452.5 Pa 637.65 Pa 1334.16 Pa 343.35 Pa

Pvac(unidades) 1716.54 Pa 2452.2 Pa 637.57 Pa 1333.99 Pa 343.3 Pa

Hg Pabs>Patm Pman(calculada) Medición 1 2 3 4 5

h(mm) 10 160 105 125 163

p=⍴ g h

1333.179 Pa 21330.864 Pa 13998.37 Pa 16664.73 Pa 21730.817 Pa

Pman(unidades) 1333.22 Pa 21331.57 Pa 13998.84 Pa 16665.29 Pa 21731.54 Pa

Hg Pabs<Patm Pvac(calculada) Medición 1 2 3 4 5 Cálculos.

h(mm) 30 130 90 120 80

p=⍴ g h

3999.53 Pa 17331.32 Pa 11998.61 Pa 15998.14 Pa 10665.43 Pa

Pvac(unidades) 3999.67Pa 17331.90 Pa 11999.01 Pa 15998.68Pa 10665.78 Pa

Pabs(calculada) 73700.47 Pa 60368.68 Pa 65701.39 Pa 61701.86 Pa 67034.57 Pa

Pabs(unidades) 73700.33 Pa 60368.1 Pa 65700.99 Pa 61701.32Pa 67034.22 Pa

H2O

(Pabs>Patm )

1. P man © =(1000Kg/m3)(9.81m/s2)(0.135mH2O) = 1324.35 Pa

P man (u) = (.135mH2O)(101325Pa/10,33mH2O)= 1324.18 Pa P abs © = (77700Pa)+( 1324.35 Pa)= 79023.35 Pa P abs (u) = (77700Pa)+( 1324.18 Pa)= 79023.18 Pa 2. P man © =(1000Kg/m3)(9.81m/s2)(0.155mH2O) = 1520.55 Pa

P man (u) = (.155mH2O)(101325Pa/10,33mH2O)= 1520.36 Pa P abs © = (77700Pa)+( 1520.55 Pa)= 79220.55 Pa Pa P abs (u) = (77700Pa)+( 1520.36 Pa)= 79220.36 Pa 3. P man © =(1000Kg/m3)(9.81m/s2)(0.350mH2O) = 3433.5 Pa

P man (u) = (.350mH2O)(101325Pa/10,33mH2O)= 3433.08 Pa P abs © = (77700Pa)+( 3433.5 Pa)= 81133.5 Pa P abs (u) = (77700Pa)+(3433.08 Pa)= 81133.08 Pa 4. P man © =(1000Kg/m3)(9.81m/s2)(0.062mH2O) = 608.22 Pa

P man (u) = (.062mH2O)(101325Pa/10,33mH2O)= 608.14 Pa P abs © = (77700Pa)+( 608.22 Pa)= 78308.22 Pa P abs (u) = (77700Pa)+( 608.14 Pa)= 78308.14 Pa 5. P man © =(1000Kg/m3)(9.81m/s2)(0.195mH2O) = 1912.95 Pa P man (u) = (.195mH2O)(101325Pa/10,33mH2O)= 1912.71 Pa P abs © = (77700Pa)+( 1912.95 Pa Pa)= 79612.95 Pa P abs (u) = (77700Pa)+( 1912.71 Pa Pa)= 79612.71 Pa

H2O (Pabs<Patm) 1. P vac © = (1000Kg/m3)(9.81m/s2)(0.175mH2O) = 1716.75 Pa

P vac (u) =(0.175mH2O)(101325Pa/10.33mH2O)= 1716.54 Pa P abs © = (77700 Pa-1716.75 Pa)= 75983.25 Pa P abs (u) = 77700Pa-1716.54Pa= 75983.46 Pa 2. P vac © =(1000Kg/m3)(9.81m/s2)(0.250mH2O)= 2452.5Pa

P vac (u) =(0.250mH2O)(101325Pa/10.33mH2O)= 2452.2Pa P abs © =77700 Pa-2452.5=75247.5 Pa P abs (u) = 77700Pa-2452.2 Pa=75247.8 Pa 3. P vac © =(1000Kg/m3)(9.81m/s2)(0.065mH2O)=637.65 Pa

P vac (u) = (0.065mH2O)(101325Pa/10.33mH2O)=637.57Pa P abs © = 77700Pa-637.65 Pa= 77062.35 Pa P abs (u) = 77700Pa-637.57Pa= 77062.43 Pa 4. P vac © =(1000Kg/m3)(9.81m/s2)(0.136mH2O)= 1334.16Pa

P vac(u) =(0.136mH2O)(101325Pa/10.33mH2O)= 1333.99Pa P abs © =77700Pa-1334.16Pa=76365.84Pa P abs (u) = 77700Pa-1333.99Pa=76366.01Pa 5. P vac © =(1000Kg/m3)(9.81m/s2)(0.035mH2O)=343.35 Pa

P vac (u) =(0.035mH2O)(101325Pa/10.33mH2O)=343.3 Pa P abs © =77700Pa-343.35 Pa= 77356.65 Pa P abs (u) =77700Pa-343.3 Pa=77356.7 Pa

Hg

(Pabs>Patm)

1. P man © =(13590Kg/m3)(9.81m/s2)(0.160mHg) = 21330.864 Pa

P man (u) =(160mmHg)(101325Pa/760mmHg)= 21331.57 Pa

P abs © =(77700Pa)+(21330.864 Pa)= 99030.864 Pa P abs (u) = (77700Pa)+(21331.57Pa)= 99031.578 Pa 2. P man © =(13590Kg/m3)(9.81m/s2)(0.105mHg)= 13998.37 Pa

P man (u) =(105mmHg)(101325Pa/760mmHg)=13998.84 Pa P abs © =(77700Pa)+(13998.3795)=91698.37 Pa P abs (u) = (77700Pa)+(13998.8486)=91698.84 Pa 3. P man © = (13590Kg/m3)(9.81m/s2)(0.125mHg)=16664.73 Pa P man (u) =(125mmHg)(101325Pa/760mmHg)=16665.29 Pa P abs © =(77700Pa)+(16664.7375Pa)= 94364.73 Pa P abs (u) =(77700Pa)+(16665.2960Pa)= 94365.29 Pa 4. P man © =(13590Kg/m3)(9.81m/s2)(0.010mHg)=1333.179Pa

P man (u) =(10mmHg)(101325Pa/760mmHg)=1333.22 Pa P abs © =(77700Pa)+(1333.179Pa)=79033.17 Pa P abs (u) =(77700Pa)+(1333.2236)=79033.22 Pa 5. P man © =(13590Kg/m3)(9.81m/s2)(0.163mHg)=21730.817Pa

P man (u) =(163mmHg)(101325Pa/760mmHg)=21731.54 Pa P abs © =(77700Pa)+(21730.817)=99430.81 Pa P abs (u) =(77700Pa)+(21731.5460)=99431.54 Pa

Hg (Pabs<Patm) 1. P vac © =(13590Kg/m3)(9.81m/s2)(0.030mHg)= 3999.53 Pa

P vac (u) =(30mmHg)(101325Pa/760mmHg)= 3999.67Pa P abs © =(77700Pa)-( 3999.53 Pa)=73700.47 Pa P abs (u) =(77700Pa)-( 3999.67Pa)=73700.33 Pa 2. P vac © =(13590Kg/m3)(9.81m/s2)(0.130mHg)= 17331.32 Pa

P vac (u) =(130mmHg)(101325Pa/760mmHg)= 17331.90 Pa P abs © =(77700Pa)-( 17331.32 Pa)= 60368.68 Pa P abs (u) =(77700Pa)-( 17331.90 Pa)= 60368.1 Pa 3. P vac © =(13590Kg/m3)(9.81m/s2)(0.090mHg)= 11998.61 Pa

P vac (u) =(90mmHg)(101325Pa/760mmHg)= 11999.01 Pa P abs © =(77700Pa)-( 11998.61 Pa)= 65701.39 Pa P abs (u) =(77700Pa)-( 11999.01 Pa)= 65700.99 Pa 4. P vac © =(13590Kg/m3)(9.81m/s2)(0.120mHg)= 15998.14 Pa

P vac (u) =(120mmHg)(101325Pa/760mmHg)= 15998.68Pa P abs © =(77700Pa)- 15998.14 Pa = 61701.86 Pa P abs (u) =(77700Pa)-( 15998.68Pa)= 61701.32Pa 5. P vac © =(13590Kg/m3)(9.81m/s2)(0.080mHg)= 10665.43 Pa

P vac (u) =(80mmHg)(101325Pa/760mmHg)= 10665.78 Pa P abs © =(77700Pa)-( 10665.43 Pa)= 67034.57 Pa P abs (u) =(77700Pa)-( 10665.78 Pa)= 67034.22 Pa

Análisis de resultados.

En las tablas podemos observar tanto en la uno como en la dos que la presión absoluta expresada en cmH2O son mayores que las de cm Hg, esto es debido a que 1 atm es equivalente a 76 cm Hg y a 1033.6 cm H2O. Siendo así que las unidades con respecto al agua sean mayores que las de mercurio. Pero al fin de cuentas son las mismas, son equivalentes, solo que expresadas en otro sistema de unidades y por ello el cambio de los valores numéricos. En la experiencia experimental se pudo notar que al agua tiende a adherirse más que el mercurio en las paredes del manómetro y esto hace que se pierda un poco más de exactitud a la hora de obtener la presión manométrica y por ende afectar es cálculo de la presión absoluta.; sin embargo la presión que describe mejor a la del sistema es la calculada por que toma en cuenta más aspectos de medio o entorno.

Aplicaciones

en

la

industria,

en

la

investigación

científica

o

en

la

vida

cotidiana:

La presión manométrica la podemos encontrar en las calderas y calentadores de agua en las casas, existe también en la presión del gas del refrigerador, la presión del agua en tuberías, la presión del gas doméstico para las estufas.

Cuestionario 1. En palabras del Evangelista Torricelli (1608-1647) vivimos en el fondo de un mar de aire. Sobre cada una de nuestras cabezas tenemos aprox. 2 toneladas de aire que ejercen una presión de 101 300 Nm-2. Si la atm actúa sobre todos los cuerpos que se encuentran en la superficie terrestre, ¿por qué la presión de la atm no rompe las ventanas? *Porque la presión de afuera es la misma presión que hay adentro 2. ¿Por qué molestan los oídos al subir una montaña o descender al fondo del mar? *Porque la presión varía (aumenta o disminuye) a la que normalmente estamos acostumbrados a estar. 3. ¿Por qué se usan raquetas en lugar de zapatos para caminar sobre la nieve? *Porque permite el fácil desplazamiento sobre la nieve, ya que el peso de la persona se distribuye sobre una superficie mayor y por lo tanto la presión que se ejerce sobre dicha superficie es menor e impide que se hundan. 4. Si se quiere que la temperatura de ebullición del agua descienda a 75 °C, ¿cómo debe modificarse la presión? *La presión debe de ser menor 5. ¿Cuál es la utilidad de usar una olla exprés en la cocina? *Permite que los alimentos tengan un menor tiempo de cocción 6. En un laboratorio de Acapulco, se conecta un sistema gaseoso contenido en un recipiente de paredes rígidas, impermeables y adiabáticas a un manómetro en U. La presión de dicho sistema es mayor que la presión atmosférica local. Si el sistema conectado al manómetro se trasladara a la Cd. de México, A) ¿Cómo sería la presión en ambos sitios? *La presión del sistema sería igual a la atmosférica B) ¿Cómo sería la presión manométrica registrada en Acapulco comparada con la registrada en la Cd. de México? *La presión manométrica en Acapulco es menor que la de México Preguntas: 1 En el experimente realizado, ¿Cuál fue el sistema de trabajo? R. la jeringa 2. ¿Cuántos componentes tiene el sistema? ¿Cuál se encuentra en mayor proporción? R. gas y plástico. El gas se encuentra en mayor proporción 3. ¿Cuántas fases presenta el sistema? R. presenta una fase sólida y otra gaseosa. 4. ¿qué tipo de paredes delimitar al sistema? Diatérmica y no rígida 5. ¿Cómo se clasifica el sistema de acuerdo a los siguientes criterios? R. Número de fases: heterogenia Interacción con los alrededores: sistema cerrado

6. ¿Cuáles son las propiedades del sistema que se modifican durante el experimento? R. La presión y el volumen del gas 7. ¿cuáles son las restricciones (paramentos que permanecen constantes? R. la temperatura y la densidad. 8. ¿Qué tipo de propiedad es la presión, extensiva o intensiva? R. intensiva Conclusión: La presión es una propiedad que es fundamental en el comportamiento de los fluidos, y fundamental en nuestra vida diaria y que muchos sistemas se diseñan tomando en cuenta la presión: depósitos de agua, presas, submarinos, globos meteorológicos, etc. Cuando se calcula la presión hidrostática, la fuerza aplicada corresponde al peso específico del fluido y no depende del área del recipiente con el que el fluido está en o, sino de la altura que tenga. Para medir la presión se utiliza un manómetro, el cual se encarga de medir la diferencia entre la presión interna del sistema y la presión que ejerce la atmósfera. El líquido se desplazará y la altura h con respecto al punto de equilibrio, será la presión medida, solo se deberá hacer la sustitución en la fórmula de la presión hidrostática.

Fuentes de consulta. *Resnick, R. y Halliday, D. y Jrane, K. (1999). Física. Vol I. México: Cía. Editorial Continenta http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/MATERIALDIDACTICO_1880.pdf